基于传染病模型的网络物理系统（CPS）监控
分布式、并行与集群计算
2019-12-17 v1
摘要
近来全球范围内在开发网络物理系统（CPS）技术上投入巨大，期望借此改善经济和社会结构。然而，必须高度重视 CPS 的复杂性、新兴物联网（IoT）协议对 CPS 基础设施的影响，以及这些协议的信息传播对这些基础设施安全的影响。本文通过提出并评估一种 CPS 管理框架的性能，并分析网络空间中底层 IoT 网络的动态，来解决 CPS 安全问题。本文的主要贡献有三方面。首先，提出了一种新的 CPS 框架：1）围绕分层架构构建，将 CPS 功能划分至不同模块以提高效率与可扩展性；2）使用内部反馈回路以高效管理 CPS 基础设施。其次，在此框架基础上，提出了一种新颖的扩散模型，该模型利用传染病（干扰）集合在 CPS 的 IoT 子系统上产生准确的扩散模式。最后，对该扩散模型进行数值分析，以展示如何将其用于实现高效的 CPS 监控，从而在 CPS 承压时触发重配置以重新优化 CPS（在 IoT 环境下）。扩散模型的数值分析表明，干扰在成对不相交的集合中传播，IoT 节点从“易感”状态迁移至“被攻击”状态，并最终在可预测的时间达到“移除”状态。还考虑了在当前部分社交与公共网络上的部署考量。
引用
@article{arxiv.1912.07479,
title = {Cyber Physical Systems (CPS) Surveillance Using An Epidemic Model},
author = {Bagula Antoine and Tuyishimire Emmanuel and Ajayi Olasupo},
journal= {arXiv preprint arXiv:1912.07479},
year = {2019}
}
备注
25 pages, 29 figures