一种针对采样网络化控制系统的零动态攻击的防御方法

本发明涉及网络，具体涉及一种针对采样网络化控制系统的零动态攻击的防御方法。

背景技术：

1、采样网络化控制系统因其成本低、可靠性高、诊断和维护方便，以及具备采样控制中传输信息少、控制效率高等显著优势，受到了极大的关注。因此，在工业领域的应用非常广泛。

2、采样网络化控制系统的应用的不断增长，确保其安全运行成为一项具有挑战性的任务。因为系统一旦遭到攻击者的恶意攻击，将会使得系统的稳定性能发生巨大的变化。目前，恶意的网络攻击主要包括拒绝服务攻击和欺骗攻击。然而，欺骗攻击中存在一种破坏性极强的攻击类型：零动态攻击。零动态攻击的攻击信号通过隐藏在由状态空间表示零空间中，从而躲避传统检测器的检测。更糟糕的是，随着时间的推移，零动态攻击的信号可以是无限的，这会对系统的性能和稳定性造成灾难性的破坏。

3、目前，针对于采样网络化控制系统的安全防御，已经有许多有效的策略。例如，在采样网络化控制系统中采用广义保持器来中和零动态攻击(期刊：automatica,；著者：jihan kim，juhoon back和gyunghoon park；出版时间：2020；文章题目：neutralizingzero dynamics attack on sampled-data systems via generalizedholds；页码：108778)；以及采用多速率采样控制策略来防御针对于采样网络化控制系统的零动态攻击(期刊：system&control letters；著者：mohammadnaghnaeian和nabil h.hirzallah；出版时间：2019年；文章题目：security viamultirate control in cyber–physical systems；页码：12-18)等。但是，对于网络化控制系统，信号在传输过程中给不可避免的会存在延迟。由于延迟的存在，一个采样区间内会有两个信号进入物理设备，因此，这促使我们进一步研究在具有延迟的采样网络化控制系统中零动态攻击的安全防御方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决零动态攻击对具有延迟的采样网络化控制系统的稳定性造成的安全威胁，提出一种在具有延迟的采样网络化控制系统中对抗零动态攻击的安全防御方法。

2、一种针对采样网络化控制系统的零动态攻击的防御方法包括以下步骤：

3、步骤一：利用传递函数表征在零动态攻击下具有延迟的采样网络化控制系统中攻击信号与输出信号间的关系模型；

4、步骤二：提出零动态攻击在具有延迟的采样网络化控制系统中保持隐形的充分必要条件；

5、步骤三：建立具有延迟的双速率采样网络化控制系统模型；

6、步骤四：依据步骤二的充分必要条件和步骤三的双速率采样网络化控制模型，给出防御方法。

7、本发明的有益效果为：

8、1.本发明考虑了在采样网络化控制系统中，信号通过网络传输过程中存在延迟，并分析了在延迟的条件下，零动态攻击保持隐身的充分必要条件。

9、2.本发明提出的双速率采样控制安全防御方法，能够使得零动态攻击被传统检测器检测到，而不需要额外添加其他设备。

10、3.本发明提出的双速率采样控制安全防御方法，能够通过转移不稳定的采样零点到安全区域，从而提高系统的安全性。

技术特征：

1.一种针对采样网络化控制系统的零动态攻击的防御方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种针对采样网络化控制系统的零动态攻击的防御方法，其特征在于：所述步骤一的具体过程为：

3.根据权利要求2所述的一种针对采样网络化控制系统的零动态攻击的防御方法，其特征在于：所述步骤二的具体过程为：

4.根据权利要求3所述的一种基于具有延迟的采样网络化控制系统中零动态的攻击安全防御方法，其特征在于：所述步骤三的具体过程为：

5.根据权利要求4所述的一种基于具有延迟的采样网络化控制系统中零动态的攻击安全防御方法，其特征在于：所述步骤四的具体过程为：

技术总结本发明提供了一种针对采样网络化控制系统的零动态攻击的防御方法，涉及在攻击下的具有延迟的采样数据控制系统的建模以及具有延迟的双速率采样网络化控制系统的建模。本发明综合分析了在具有延迟条件下攻击信号与由攻击信号影响的系统输出信号之间的关系，零动态攻击的隐身条件，双速率采样控制以及系统的安全防御等因素，基于双速率采样控制策略设计了在具有延迟条件的采样网络化控制系统中保证系统不受零动态攻击安全威胁的防御方法。本发明的步骤为：步骤一：利用传递函数表征在零动态攻击下具有延迟的采样网络化控制系统中攻击信号与输出信号之间的关系模型；步骤二：提出零动态攻击在具有延迟的采样网络化控制系统中保持隐形的充分必要条件；步骤三：建立具有延迟的双速率采样网络化控制系统模型；步骤四：依据第二步的充分必要条件，给出双速率采样控制策略确保系统安全的防御方法。本发明可用于自动电压调节器。技术研发人员：陈国梁,刘心如,夏建伟,杨特,张婧受保护的技术使用者：聊城大学技术研发日：技术公布日：2024/8/1