动态水印：网络物理系统的主动防御

未来数十年可能大规模部署网络物理系统，以应对能源、水、医疗和交通等领域的全球需求。然而，近期事件表明，此类系统易受网络攻击。由于其安全关键性，系统中断或异常行为会造成经济损失或伤亡。因此，保护此类网络物理系统免受攻击至关重要。若缺乏可靠的安全保障，将对网络物理系统的推广产生阻力，而这类系统对满足关键基础设施与服务的全球需求十分必要。本文探讨网络物理系统的安全控制问题。该问题与通信网络安全问题不同，因为网络物理系统本质需要与实际物理设备接口的传感器和执行器，且如近期攻击所示，恶意代理可能篡改传感器或执行器。我们考虑由多个执行器和传感器通过网络通信控制的物理设备，其中部分传感器可能为“恶意”，即它们可能不报告所观测到的测量值。我们提出一种通用技术，使执行器能够检测系统中恶意传感器的行为，并基于其信息禁用闭环控制。该技术称为“水印”，采用执行器向系统注入私有激励以揭示对信号的恶意篡改。我们展示了这种主动防御如何用于保护由传感器和执行器组成的网络系统。