针对电网安全的环境变化率操纵攻击
密码学与安全
2025-10-01 v1 系统与控制
系统与控制
摘要
全球供应链日益复杂，使得硬件木马成为基于传感器的电力电子设备面临的重大威胁。传统木马设计依赖于数字触发器或固定阈值条件，这些在标准测试中可被检测。相比之下，我们引入了环境变化率操纵（ERM），一种新颖的木马触发机制，它通过监测环境参数的变化率而非其绝对值来激活。该方法使木马在正常条件下保持非活跃状态，从而规避冗余与传感器融合防御。我们实现了一个紧凑的 14~m 电路，用于测量标准传感器前端中的电容充电速率，并在引发快速变化时破坏逆变器脉宽调制（PWM）信号。在商用 Texas Instruments 太阳能逆变器上的实验表明，ERM 可触发灾难性的驱动芯片故障。此外，ETAP 仿真表明，单个被攻陷的 100~kW 逆变器可能引发连锁电网不稳定。该攻击的意义超越了单个传感器，延伸至电力电子设备中常见的整类环境传感系统，揭示了硬件安全面临的根本性挑战。
引用
@article{arxiv.2509.25476,
title = {Environmental Rate Manipulation Attacks on Power Grid Security},
author = {Yonatan Gizachew Achamyeleh and Yang Xiang and Yun-Ping Hsiao and Yasamin Moghaddas and Mohammad Abdullah Al Faruque},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.25476},
year = {2025}
}