结合切换机制、重新初始化与异常检测以增强信息物理系统的弹性
系统与控制
2024-10-01 v2 系统与控制
摘要
信息物理系统（CPS）在众多对安全性有严格要求的关键实际应用中发挥着关键作用。为了增强 CPS 抵御攻击的弹性，可以在实时控制器实现中引入冗余，通过设计在多个控制器之间进行切换的策略来实现。然而，现有的切换策略通常忽略了对受损控制器的修复措施，而是选择直接将其排除。这种做法降低了 CPS 的冗余度，因为仅使用了部分控制器。为了解决这一问题，本文提出了一种带有周期性重新初始化的多控制器切换策略，以消除攻击。完成重新初始化的控制器可被切换策略重新使用，从而保持 CPS 的冗余度与弹性。所提出的切换策略旨在确保在每个切换时刻，都有一个刚完成重新初始化的控制器可用，从而将受损的可能性降至最低。此外，控制器的工作周期随参与控制器数量的增加而缩短，减少了控制器暴露于攻击的时间。在控制器工作期间，使用异常检测器来检测 CPS 攻击。一旦警报触发，当前控制信号被设为预定义值，并在最早的切换时刻切换至备用控制器。结果表明，即使异常检测器未能检测到（隐蔽）攻击，本文的切换策略依然有效。
引用
@article{arxiv.2409.14259,
title = {Combining Switching Mechanism with Re-Initialization and Anomaly Detection for Resiliency of Cyber-Physical Systems},
author = {Hao Fu and Prashanth Krishnamurthy and Farshad Khorrami},
journal= {arXiv preprint arXiv:2409.14259},
year = {2024}
}