Enhanced Cyber-Physical Security Using Attack-resistant Cyber Nodes and Event-triggered Moving Target Defence
本文概述了一种网络物理认证策略，以保护电力系统基础设施免受虚假数据注入（FDI）攻击。我们证明了使用小型，低成本，但高度抗攻击的安全芯片作为测量节点是可行的，并通过事件触发的移动目标防御（MTD）进行增强，以提供有效的网络物理安全。在网络层，拟议的解决方案基于MULTOS Trust-Anchor芯片，使用经过认证的加密协议，以高达12/s的速度提供加密保护和链接报告。信任锚的可用性允许电网控制器委托被动异常检测的方面，支持本地以及中央警报。在这种情况下，分布式事件触发MTD协议在物理层实现，以补充网络侧增强。该协议采用了分布式异常检测方案的基础上霍尔特-温特斯季节性预测结合MTD通过电感扰动实现。该方案被证明是有效的，在防止或检测广泛的攻击对电力系统测量系统。
2020-10-30 cs.SY eess.SP eess.SY
An Advanced Cyber-Physical System Security Testbed for Substation Automation
本研究设计并开发了一个面向变电站自动化的CPS安全测试平台，可评估实时动态，演示基于IEC 61850的SV和GOOSE协议网络攻击，并评估检测与缓解策略的部署时间框架。
2025-05-29 cs.CR cs.SY eess.SY
The Cyber Immune System: Harnessing Adversarial Forces for Security Resilience
本文借鉴环境流行病学和网络安全，将寄生虫和网络利用者视为系统压力测试者，强调对抗性参与对强化安全框架的必要性，并以DOGE网站入侵事件为案例。
2025-02-24 cs.CR cs.SY eess.SY
Model-Based Risk Assessment for Cyber Physical Systems Security
传统的网络物理系统（CPS）安全设计技术要么将网络和物理系统独立对待，要么不解决用于监视和控制物理过程的实时的嵌入式控制器和网络的特定漏洞。在这项工作中，我们开发和测试的CPS安全风险评估利用CPS测试平台与现实世界的工业控制器和通信协议的综合模型为基础的方法。该试验台监测和控制实时模拟的放热连续搅拌釜式反应器（CSTR）。CSTR反应器是石油天然气、石化、水处理、核工业等行业的基础工艺单元。此外，由于缺乏可能的机械保护，该过程在网络攻击可能引发的危险场景方面非常丰富。本文提出了一种综合的方法来分析和设计一个给定的CPS的网络安全系统，其中的物理威胁首先确定指导风险评估过程。一个数学模型推导出的物理系统使用混合自动机枚举系统的潜在危险状态。然后使用网络和数据流模型分析网络系统，以开发可能导致已识别危害的攻击场景。最后，在测试平台上执行攻击场景，并观察到可能的方法来防止和减轻攻击。从实验中获得的见解导致了几个关键的发现，包括混合自动机在安全风险评估中的表现力，危害开发时间及其对网络安全设计的影响，以及CPS的物理和网络系统之间的紧密耦合，需要集成的设计方法来实现成本效益和安全的设计。
2020-05-28 cs.CR cs.SY eess.SY
STRIDE-based Cyber Security Threat Modeling for IoT-enabled Precision Agriculture Systems
随着物联网（IoT）等智能技术的引入，传统农业的概念正在迅速改变。在智能农业的概念下，精准农业越来越受欢迎，以实现基于决策支持系统（DSS）的农业管理，该管理利用广泛的物联网传感器和无线连接来实现自动检测和资源优化。毫无疑问，该系统的成功将影响作物生产力，失败将严重影响作物生产力。与许多其他网络物理系统一样，避免系统逆境的日益增长的挑战之一是确保系统的安全性，隐私和信任。但是，在部署精准农业时，我们应该考虑哪些漏洞、威胁和安全问题？本文使用流行的威胁情报工具STRIDE对精准农业标准基础设施的组件级别进行了整体威胁建模，以识别常见的安全问题。我们的建模确定了需要考虑的58个潜在安全威胁。该报告系统地介绍了这些问题，并提出了一般性的缓解建议，以支持精准农业的网络安全。
2022-01-30 cs.CR cs.SY eess.SY
Cyber-Physical Systems Security: a Systematic Mapping Study
Gran Sasso Science Institute（格兰萨索科学研究所）；Center of Excellence DEWS, Univ. of L’Aquila（拉奎拉大学DEWS卓越中心）；Vrije Universiteit Amsterdam（阿姆斯特丹自由大学）
本文通过系统映射研究探讨了网络物理系统安全问题的现状，总结了118项研究的系统地图，为未来研究提供了比较框架，对产业和学术界均有重要意义。
2016-05-31 cs.CR cs.SY eess.SY
A Review on C3I Systems' Security: Vulnerabilities, Attacks, and Countermeasures
指挥、控制、通信和情报（C3I）系统越来越多地用于关键的民用和军事领域，以实现信息优势、作战效能和更高的态势感知。与面临广泛网络攻击的传统系统不同，C3I战术行动的敏感性使其网络安全成为关键问题。例如，在军事战场上篡改或拦截机密信息不仅会损害C3I行动，而且会造成不可逆转的后果，如人员伤亡和任务失败。因此，C3I系统已成为网络对手的焦点。此外，C3I系统的技术进步和现代化大大增加了C3I系统遭受网络攻击的潜在风险。因此，网络对手利用高度复杂的攻击媒介来利用C3I系统中的安全漏洞。尽管C3I系统的网络安全的重要性迅速发展，现有的文献缺乏一个全面的审查，以系统化的C3I系统的安全知识体系。因此，在本文中，我们收集，分析和综合了C3I系统网络安全的最新技术。特别是，本文已经确定了安全漏洞，攻击向量和对策/防御C3I系统。此外，我们的调查使我们能够：（i）提出安全漏洞，攻击向量和对策的分类;（ii）将攻击向量与安全漏洞和对策相互关联;（iii）提出未来的研究方向，以推进C3I系统网络安全的最新技术。
2022-01-31 cs.CR cs.SY eess.SY
Architectural Implications of the UK Cyber Security and Resilience Bill
University of Oxford（牛津大学）；Hertford College, Oxford（赫特福德学院）
本文探讨了英国网络安全与弹性法案对组织架构的强制性影响，指出零信任架构是满足合规要求的最佳技术基础，并提出了参考架构和实施路径。
2026-04-02 cs.CR cs.SY eess.SY
Railway cyber-security in the era of interconnected systems: a survey
该综述围绕超互联铁路系统的网络安全，梳理相关标准、框架与技术，并以信号系统为重点分析安全与安防关系及网络靶场等防护工具。
2023-05-15 cs.CR cs.SY eess.SY
A Supervisory Control Approach to Dynamic Cyber-Security
University of Michigan, Ann Arbor, MI（密歇根大学安娜堡分校）
本文提出动态网络安全问题的分析方法，从防御者角度建模为具有不完全信息的监督控制问题，通过动态规划确定最优防御策略，并分析参数变化对策略的影响。
2014-09-10 cs.CR cs.SY eess.SY
Cyber LOPA: An Integrated Approach for the Design of Dependable and Secure Cyber Physical Systems
安全风险评估是确保可靠的信息物理系统（CPS）设计的重要过程。传统的风险评估只考虑物理故障。对于现代CPS，由网络攻击引起的故障正在增加。最新研究工作的重点是安全生命周期集成和风险评估的建模形式主义的扩展，以纳入安全故障。安全和安全生命周期之间的相互作用及其对整个系统设计的影响，以及忽视安全故障导致的可靠性损失是一些被忽视的研究问题。本文提出了一种新的安全设计方法，名为网络保护层分析（CLOPA），扩展现有的LOPA框架，包括网络攻击造成的故障，解决了这些研究问题。所提出的方法提供了一个严格的数学公式，定量地表达了设计一个高度可靠的CPS与高度安全的CPS之间的权衡。我们进一步提出了一个协同设计的生命周期过程，集成了安全和安全风险评估过程。我们评估建议的CLOPA方法和综合生命周期的实际案例研究的过程反应器控制的工业控制试验台，并提供了建议的CLOPA和当前的LOPA风险评估实践之间的比较。
2022-08-17 cs.CR cs.SY eess.SY
Cyberphysical Security Through Resiliency: A Systems-centric Approach
网络物理系统（CPS）通常以与信息技术（IT）系统相同的方式进行保护-通过使用周边安全。多种因素使得这种防御对CPS来说是不够的。复原力显示出克服这些不足的潜力。实现弹性的技术存在，但是，在CPS的弹性评估的方法和理论是缺乏的。我们认为，这些方法和理论应该帮助利益相关者决定在哪里以及如何应用设计模式来提高弹性。这样的问题可能涉及到不同目标和标准之间的权衡，这样的决策需要由可追溯的、可辩护的、可重复的工程证据来驱动。多标准弹性问题需要一种面向系统的方法，该方法在存在威胁的情况下评估系统，并在发现漏洞后评估潜在的设计解决方案。我们提出了一个面向系统的网络物理安全的观点，称为任务意识，这是基于对任务目标，系统动态和风险的全面理解。
2021-10-09 cs.CR cs.SY eess.SY
EPICTWIN: An Electric Power Digital Twin for Cyber Security Testing, Research and Education
信息物理系统（CPS）依靠先进的通信和控制技术来有效地管理系统中的设备和信息流。然而，由于关键基础设施（CI）从孤立的子系统演变为连接和集成的网络，因此出现了各种潜在的安全挑战。这也是智能电网等CI的情况。智能电网安全研究是在物理试验台上进行的，为用户提供了一个在安全可控的环境中进行网络攻击训练和测试的平台。然而，它在修改物理配置和难以扩展方面具有局限性。为了克服这些缺点，我们建立了一个用于智能电网网络安全研究的物理试验台的数字电源双胞胎。在开发的双胞胎上，用户可以部署真实世界的攻击和对策，以测试和研究其有效性。与物理试验台的不同之处在于，其用户可以轻松地修改其电源系统组件和配置。此外，为了使用和推进研究而复制双胞胎要便宜得多。发达的双相比，在文献中的任何等效系统具有先进的功能。为了说明一个典型的用例，我们提出了一个案例研究，其中网络攻击发起，并讨论其影响。
2021-05-10 cs.CR cs.SY eess.SY
Security Assessment and Impact Analysis of Cyberattacks in Integrated T&D Power Systems
在本文中，我们研究了网络攻击的影响，在一个集成的传输和分配（T&D）电网模型与分布式能源（DER）集成。我们采用OCTAVE Allegro方法来识别关键系统资产、列举潜在威胁、分析威胁场景并确定风险优先级。在分析的基础上，攻击策略和开发方案，可能会导致系统的危害。具体来说，我们调查了数据完整性攻击对逆变器太阳能光伏控制器的影响，保护开关和断路器中的控制信号阻塞攻击，以及协调监控和切换时延攻击。
2021-04-11 cs.CR cs.SY eess.SY
On the Elements of Datasets for Cyber Physical Systems Security
De Montfort University（德蒙福特大学）
数据集对于将AI算法应用于网络物理系统（CPS）安全至关重要。由于缺乏真实的CPS数据集，研究人员选择使用真实或虚拟化测试平台生成自己的数据集。然而，与其他人工智能领域不同，CPS是一个复杂的系统，有许多接口决定其行为。仅包含传感器测量和网络流量的数据集可能不足以开发弹性AI防御或攻击代理。在本文中，我们研究了捕获系统行为和交互所需的CPS安全数据集的\emph{elements}，并提出了一种数据集架构，该架构有可能提高人工智能算法在保护网络物理系统中的性能。该框架包括数据集元素，攻击表示和所需的数据集功能。我们将现有的数据集与建议的架构进行比较，以确定当前的限制，并讨论使用测试平台生成CPS数据集的未来。
2022-08-17 cs.AI cs.CR cs.SY
Assessing Cyber-Physical Security in Industrial Control Systems
在过去的几年中，工业控制系统（ICS）越来越多地暴露于各种网络物理威胁。因此，能够捕捉其复杂结构并确定关键网络物理组件的有效模型和技术至关重要。AND/OR图已经证明在这种情况下非常有用，因为它们能够从语义上把握ICS组件之间复杂的逻辑依赖关系。然而，确定与或图中的关键节点是一个NP完全问题。此外，ICS设置通常涉及各种网络和物理安全措施，这些措施以重叠的方式同时保护多个ICS组件，这使得这个问题更加困难。在本文中，我们提出了一个扩展的安全度量的基础上与/或超图，有效地识别一组关键的ICS组件和安全措施，应该妥协，以最小的成本（努力）的攻击者，为了破坏重要的ICS资产的操作。我们的方法依赖于MAX-SAT技术，我们已经将其纳入META 4 ICS，一个基于Java的安全度量分析仪ICS。我们还提供了一个彻底的性能评估，表明我们的方法的可行性。最后，我们通过一个案例研究来说明我们的方法，在这个案例中，我们分析了一个现实的水运网络（WTN）的安全态势。
2019-11-21 cs.CR cs.NI cs.SY
