| 题名 | 工控系统态势理解算法研究 |
| 作者 | 敖建松1,2 |
| 答辩日期 | 2020-05-26 |
| 授予单位 | 中国科学院沈阳自动化研究所 |
| 授予地点 | 沈阳 |
| 导师 | 尚文利 |
| 关键词 | 工业控制系统 态势感知 去噪自编码器 MSET 聚类算法 |
| 学位名称 | 专业学位硕士 |
| 其他题名 | Research on situation understanding algorithm of industrial control system |
| 学位专业 | 控制工程 |
| 英文摘要 | 随着以太网技术的不断创新发展，智能制造，物联网等技术不断兴起，并逐步应用于实际生产之中，致使传统生产方式产生新一轮的革新。新一代信息技术与工业控制系统的深度融合，使传统工业控制系统不断发展，逐渐形成互联、智能、高效、一体化的特点，节约了大量的人力资源。与此同时，工控系统在加入开放式网络之后，系统规模不断变大，内部拓扑结构越加复杂，并且引入了传统的网络安全问题，导致原本认为不容易被外部攻击的封闭式工业控制网络，也因为存在设备同时连接到以太网成为攻击跳板，最终导致系统遭到攻击，使其安全管理难度和成本不断增加。目前，大多数严重的工控系统网络安全攻击事件多为长期性、潜伏性攻击，同时物理环境和人为因素的加入也导致了目前的攻击方式呈多样性、不确定性。传统的入侵检测手段和单一的安全防护机制无法全面的保障系统安全，最终导致现场控制层产生设备异常运行，造成严重的物理环境破坏，系统运行异常或者终止运行，带来巨大的损失。为了构建完善的工控系统安全防护机制，从全局的角度出发，实时的把控系统整体的安全状况，本文重点考虑工控系统现场控制层整体的安全防护，以态势感知理论为基础，并结合当前的网络安全态势感知(NSSA)领域成果，对工控系统态势感知理论这一重要课题进行研究，分析已有的传统网络安全态势感知框架的优缺点，结合工控网络安全的研究现状，提出适用于工控系统的态势感知模型。首先，本文透过当前重大的工控系统网络攻击事件和现阶段工业控制系统的网络安全研究现状进行分析，阐述了工控系统现场控制层安全防护的重要性以及进行工控系统态势感知研究的必要性。另外，鉴于态势感知理论近几年在传统网络安全领域快速发展并取得不少具有重大意义的研究成果，本文重点介绍了目前主流的网络安全态势感知框架的适用范围和优缺点以及现阶段工控系统态势感知发展的局限性和适应性。其次，提出适用于工控系统的态势理解算法。如何从复杂的系统环境中提取出有效的态势要素并进行合理的融合计算实现当前态势理解是目前态势感知所面临的难题，整个态势感知模型的输出是否有效取决于提取的态势要素是否可以准确的表征系统的实时状态。本文首先对工控系统控制现场层收集的数据进行归一化、降维等预处理方式提取出有效的态势信息；其次，借鉴故障检测领域中的MSET算法以及机器学习中的聚类算法和深度学习中的去噪自编码器等算法，设计出适用于工控系统的态势理解算法，实现有效态势要素的提取，并量化出实时的安全状况。最后，本文通过实验数据分析对比，说明了所提出算法的可执行性和有效性，态势理解算法的输出可以为系统安全管理人员提供可靠的决策依据，也为后态势预测阶段提供有效的输入。 |
| 语种 | 中文 |
| 产权排序 | 1 |
| 页码 | 70页 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.sia.cn/handle/173321/27148]  |
| 专题 | 沈阳自动化研究所_工业控制网络与系统研究室 |
| 作者单位 | 1.中国科学院大学 2.中国科学院沈阳自动化研究所; |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 敖建松. 工控系统态势理解算法研究[D]. 沈阳. 中国科学院沈阳自动化研究所. 2020. |
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