利用隐蔽拓扑信息防御针对直流状态估计的恶意攻击
密码学与安全
2018-08-19 v1
摘要
准确的状态估计对于维持电力系统安全高效运行至关重要。最近发现的针对仪表测量的协调数据注入攻击可以绕过当前的安全系统，并向状态估计引入误差。缓解此类攻击的传统方法是保护仪表测量以避免恶意注入。在本文中，我们提供了一种新颖的替代方案，利用隐蔽的电力网络拓扑信息来防御虚假数据注入攻击。通过向攻击者隐藏一组传输线的精确电抗，任何虚假数据注入攻击都无法破坏任何状态变量集。我们首先从攻击者的角度研究了进行注入攻击的必要条件。基于这些论证，我们描述了最优保护问题，该问题以最小成本保护状态变量，可归结为图论中一个研究充分的Steiner树问题。此外，我们还提出了一种混合防御策略，当单独使用隐蔽拓扑信息或保护仪表测量成本高昂或无法达到保护目标时，联合考虑使用两者。引入了一个混合整数线性规划（MILP）公式来获得最优混合防御策略。为了解决该问题的NP难度，进一步提出了一种基于树剪枝的启发式算法，以在多项式时间内产生近似解。在IEEE标准电力系统测试案例中验证了所提出防御机制的优越性能。
引用
@article{arxiv.1404.5029,
title = {Using Covert Topological Information for Defense Against Malicious Attacks on DC State Estimation},
author = {Suzhi Bi and Ying Jun Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1404.5029},
year = {2018}
}
备注
Accepted for publication by Journal of Selected Areas in Communications (JSAC). arXiv admin note: substantial text overlap with arXiv:1304.4151