工業(yè)控制系統的信息安全問(wèn)題及解決方案分析

3.控制器設計

以上從網(wǎng)絡(luò )防護和通訊協(xié)議的角度介紹了兩種安全問(wèn)題解決思路，但其本質(zhì)上都是對信息的保護。無(wú)論是何種攻擊，其最終的目的都是實(shí)現對物理設施的破壞，因此，需要研究攻擊對于系統的狀態(tài)預測和控制算法的影響，從物理系統的角度設計防御措施。

為了理解控制系統與物理世界的交互過(guò)程，首先需要分析攻擊對于物理系統的影響;其次基于控制命令和傳感器的測量值，預測物理系統應有的現象，從而判斷是否受到攻擊者的影響;最終在控制器算法設計時(shí)將攻擊因素考慮在內，設計出一種可以抵御攻擊的控制算法。

文獻對重播攻擊和完整性攻擊進(jìn)行分析，采用卡爾曼濾波和x2故障檢驗法檢測系統是否受到攻擊。這種檢測方法基于物理模型，可以作為基于網(wǎng)絡(luò )和計算機系統模型的入侵檢測的補充。在設計檢測算法時(shí)，需要考慮實(shí)時(shí)性和嵌入式平臺的計算能力限制。

文獻首先建立物理系統的典型模型，將物理系統簡(jiǎn)化為一個(gè)線(xiàn)性系統。其次，針對DOS攻擊和欺騙攻擊，在原有線(xiàn)性系統模型基礎上增加攻擊因素。如圖3所示，攻擊因素可能分布在閉環(huán)控制回路的不同部分，傳感器部分、執行器部分和設備部分?；诓煌墓粢蛩?，設計帶狀態(tài)監測器的控制算法，用以檢測系統的運行狀態(tài)。該算法可以使系統在受到拒絕時(shí)服務(wù)攻擊時(shí)，仍然處于安全狀態(tài);在受到欺騙攻擊時(shí)，可以檢測出攻擊。安全控制器的設計目前僅限于學(xué)術(shù)領(lǐng)域的研究，在實(shí)際系統中的應用尚未成熟。這是由于設計控制器需要建立相對精確的物理模型，普適性不高?？赡艿慕鉀Q思路是在控制器的硬件設計時(shí)采用主控制器和安全控制器的模式，利用旁道信息，如程序執行時(shí)間、代碼執行順序等，如果主控制器與安全控制器的旁道信息不一致，則采取安全措施。

3、結束語(yǔ)

本文首先研究了工業(yè)控制系統的行業(yè)特點(diǎn)和需求，并分析了工業(yè)控制系統面臨的威脅，其次在深入了解相關(guān)行業(yè)信息安全保障應用行規之后，介紹了適用于工業(yè)控制系統的信息安全現狀，從網(wǎng)絡(luò )防護、協(xié)議安全性和控制器設計這三個(gè)角度分析了目前的研究思路，具有一定的借鑒意義