zkSTAR：面向关键基础设施网络的零知识时间序列攻击检测系统
密码学与安全
2026-01-15 v3 系统与控制
系统与控制
摘要
工业控制系统(ICS)构成关键基础设施网络(CIN)的运营 backbone，如电力网、供水系统和天然气管道。随着针对这些系统的网络威胁不断升级，监管机构正在施加更严格的合规要求，以确保系统整体的安全和可靠性。然而，一个核心挑战是：在不要求公用事业单位披露敏感运营数据的情况下，使监管机构能够验证检测机制的有效性。本文介绍了zkSTAR系统，利用 zk-SNARKs 来解决这些问题，实现可验证的检测保证，同时保持数据保密性。我们的做法基于建立在状态空间检测模型上应用的残差基准统计假设检验方法。具体而言，我们设计了双轨 zk-SNARK 架构，以确保 (i) 状态空间动力学的时间一致性，以及 (ii) 检测测试的统计一致性，使监管机构能够在不了解公用事业水平数据的情况下验证正确性并防止报警被压制。我们正式分析了框架的 soundness 和 zero-knowledge 属性，并通过真实 ICS 数据集的计算实验验证了其实际可行性。结果表明，我们的工作为 ICS 驱动的关键基础设施网络提供了一种可扩展、隐私保护的合规替代方案。
引用
@article{arxiv.2510.23060,
title = {zkSTAR: A zero knowledge system for time series attack detection enforcing regulatory compliance in critical infrastructure networks},
author = {Paritosh Ramanan and H. M. Mohaimanul Islam and Abhiram Reddy Alugula},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.23060},
year = {2026}
}