非侵入式的基于功耗的PLC異常監(jiān)測(cè)系統(tǒng).pdf

1、工業(yè)控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)中，關(guān)系到國(guó)計(jì)民生，其重要性不言而喻。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)控制系統(tǒng)不再是物理隔絕系統(tǒng)，其與信息技術(shù)的結(jié)合為工業(yè)控制系統(tǒng)本身帶來(lái)了嚴(yán)重的安全威脅。
　　可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）作為工業(yè)控制系統(tǒng)中的關(guān)鍵組成部分，直接控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行，一旦其遭到攻擊運(yùn)行了惡意指令，將直接給控制現(xiàn)場(chǎng)造成重大財(cái)產(chǎn)損失甚至人員傷亡。然而，現(xiàn)有的防護(hù)方案

2、大多是移植于傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全方案，無(wú)法很好的應(yīng)用于工業(yè)控制系統(tǒng)中。PLC運(yùn)行邏輯簡(jiǎn)單且工作模式單一，其運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的功耗信息與運(yùn)行的程序之間有密切的關(guān)系?；谏鲜龇治觯疚膭?chuàng)新性地提出了一種非侵入式的基于功耗的PLC安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
　　基于功耗的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)采集PLC運(yùn)行時(shí)的功耗信息，并結(jié)合稀疏編碼算法從原始信息中提取最優(yōu)的特征組合，然后通過(guò)訓(xùn)練一個(gè)基于長(zhǎng)短記憶單元的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)完成異常程序的檢測(cè)。該檢測(cè)算法在不需要異常程序樣本的情況下

3、，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)已知攻擊和未知攻擊的檢測(cè)。為了驗(yàn)證算法的有效性，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室搭建了簡(jiǎn)單的液位控制系統(tǒng)，并完成了木馬攻擊，基于該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，我們驗(yàn)證了在正常情況和異常情況下，該算法都能達(dá)到很好的檢測(cè)效果。當(dāng)攻擊程序與原程序的差別大于0.63％時(shí)，檢測(cè)準(zhǔn)確率高于99.83％。在完成實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證后，我們基于自主設(shè)計(jì)的STM32數(shù)據(jù)采集器完成了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的開發(fā)。該系統(tǒng)具有非侵入式，無(wú)需對(duì)原工業(yè)控制系統(tǒng)進(jìn)行軟硬件的修改，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)未知異常進(jìn)行檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)。