在资源受限信息物理系统中集成安全性
软件工程
2018-11-09 v1 密码学与安全
摘要
针对网络层攻击的防御机制通常基于密码学技术，例如提供数据完整性保证的消息认证码。然而，此类机制需要大量资源，这阻碍了它们在资源受限信息物理系统中的持续使用。最近，研究表明可利用物理设备的物理特性来放宽对传感器测量值与执行器命令在受损网络上传输的系统的此类要求；具体而言，间歇性使用数据认证仍可在存在虚假数据注入攻击时提供控制质量(QoC)保证。因此，在这项工作中我们专注于将安全性集成到现有系统中，以保护免受这些攻击。我们引入了一种设计期方法，将攻击存在下的 QoC 需求纳入实时控制事务（包括数据采集与认证、通信和控制）的端到端时序约束中。这使我们能够 formulate 一种基于混合整数线性规划的方法，用于综合可调度任务与消息参数（即截止期限与偏移量），在保持已部署控制器的时序需求的同时，增加对攻击的足够保护级别；具体而言，该方法提供合适的间歇性认证策略，确保攻击下所需的 QoC 水平。为额外降低安全相关带宽开销，我们提出使用累积消息认证。此外，我们引入了一种机会式利用剩余资源的方法，以在确保系统可调度性的同时进一步改善整体 QoC 保证。最后，我们在合成汽车系统以及一个汽车案例研究中展示了我们方法的适用性。
引用
@article{arxiv.1811.03538,
title = {Integrating Security in Resource-Constrained Cyber-Physical Systems},
author = {Vuk Lesi and Ilija Jovanov and Miroslav Pajic},
journal= {arXiv preprint arXiv:1811.03538},
year = {2018}
}