执行器系统电磁信号注入攻击的检测

执行器是一种将电能转换为另一种形式能量（通常为物理运动）的装置。对于任何需要影响或修改物理世界的系统而言，它们都必不可少，并且被广泛应用于全球数百万个各种规模的系统中，从汽车和航天器到工厂控制系统与关键基础设施。执行器是一种“哑设备”，完全由周围电子器件（例如微控制器）控制，因此无法对其控制信号进行认证或执行任何其他形式的处理。我们在本文中研究的问题是：将执行器连接到其控制电子器件的导线如何像天线一样，从环境中拾取电磁信号。这使得远程攻击者能够无线地向这些导线中注入信号（能量），从而绕过控制器并直接控制执行器。为检测此类攻击，我们提出了一种新颖的检测方法，使微控制器能够监控控制信号并将攻击检测为相对于预期值的偏差。我们做到了这一点，而无需微控制器以高速率采样信号或运行任何信号处理。这使得我们的防御机制实用且易于集成到现有系统中。我们的方法具有通用性，适用于任何类型的执行器（在满足若干基本假设的前提下），并且能够处理具有任意高传输功率的对手。我们在两个不同的实际系统上实现了我们的检测方法，以展示其通用性、有效性与鲁棒性。