Time Synchronization Attack in Smart Grid-Part I: Impact and Analysis
电网中的许多操作，如故障检测和事件位置估计，依赖于精确的定时信息。提出了一种新的时间同步攻击算法（TSA），用于攻击智能电网中的时间信息。由于智能电网中的许多应用利用同步测量，并且大多数测量设备配备有用于精确定时的全球定位系统（GPS），因此通过欺骗GPS来攻击测量系统的可能性很高。通过相量测量单元（PMU）在智能电网中的输电线路故障检测、电压稳定监测和事件定位三个方面的应用，验证了TSA的有效性。数值仿真结果表明了TSA的有效性。
2012-04-02 cs.CR
Unique in the Smart Grid -The Privacy Cost of Fine-Grained Electrical Consumption Data
通过智能电表收集电力消耗时间序列随着雄心勃勃的全国智能电网计划而增长。这些数据既高度敏感又非常有价值：关于个人数据的强有力的法律保护它，而关于开放数据的法律旨在在保护隐私的数据发布过程后将其公开。在这项工作中，我们研究了大规模现实生活中的细粒度电力消耗时间序列的独特性，并显示其与隐私威胁的联系。我们的研究结果表明，在这样的数据集的唯一性率高得令人担忧。特别是，我们表明，知道5个连续的电力措施可以重新识别平均超过90%的家庭在我们的250万半小时电力时间序列数据集。此外，即使数据严重退化，唯一性仍然很高。例如，当数据四舍五入到最接近的100瓦时，知道7个连续的电力测量可以重新识别平均超过40%的家庭（相同的数据集）。我们还研究了唯一性与熵、唯一性与耗电量、耗电量与温度之间的关系，表明它们之间有很强的相关性。
2022-11-14 cs.CR cs.DB
Detecting Anomalies using Overlapping Electrical Measurements in Smart Power Grids
随着针对关键基础设施的网络攻击变得越来越频繁，能够快速识别和应对这些威胁变得越来越重要。这项工作调查了两个独立的系统，重叠的电气测量，以更快地识别异常的目标。独立的系统包括HIST，SCADA历史学家，和ION，自动抄表系统（AMR）。虽然先前的研究已经探索了融合测量的好处，但尚未研究现有电气系统重叠测量的可能性。为此，我们探讨了结合重叠测量的潜在好处，以提高异常检测的速度/准确性，并提供额外的验证所收集的测量。在本文中，我们表明，合并重叠的测量提供了一个更全面的图片所观察到的系统。通过应用动态时间弯曲，发现了更多的异常--具体来说，当考虑来自两个重叠测量的异常时，平均多出349倍的异常。当合并重叠测量时，与实验结果所反映的数据的非合并相比，可以实现高达785%的异常百分比变化。
2022-01-06 cs.CR eess.SP
Towards anomaly detection in smart grids by combining Complex Events Processing and SNMP objects
本文描述了一种异常检测器的体系结构和基本方法，该异常检测器通过持续监测简单网络管理协议数据并将其作为复杂事件处理，能够及时识别故障模式和相关网络攻击。该解决方案已应用于智能电网的背景下，特别是作为信息和通信技术（ICT）网关的安全和弹性组件的一部分，ICT网关是一种基于中间件的架构，可将来自不同来源的测量数据（例如，逆变器，智能电表），以提供控制协调，并使电网可观测性的应用。该检测器已经通过实验进行了评估，在实验中，我们选择了一些代表性的异常，这些异常可能发生在能源分配基础设施的ICT方面：非恶意故障（由系统资源使用模式表示），以及针对智能电网基础设施的典型网络攻击的影响。实验结果表明，该方法具有快速、高效的特点。
2021-06-28 cs.CR
Detection of Anomalies and Faults in Industrial IoT Systems by Data Mining: Study of CHRIST Osmotron Water Purification System
University of Tehran（德黑兰大学）；K. N. Toosi University of Technology（哈科特·纳赛尔·图西理工大学）；Macquarie University（麦考瑞大学）；SinaDarou Labs Co.（西纳达鲁实验室公司）
工业4.0将使制造过程更加智能，但这种智能需要更多的环境意识，而在工业物联网的情况下，这是通过传感器来实现的。这篇文章是关于工业制药系统，更具体地说，水净化系统。具有一定导电性的纯净水是许多医药产品的重要成分。几乎每个制药公司都有一个水净化单元作为其相互依赖的系统的一部分。早期检测边缘故障可以显著降低维护成本，提高安全性和产品质量，从而生产出更好的药品。本文利用少量传感器和数据采掘方法，建立了CHRIST Osmotron净水器的异常检测系统。这是一个实际的研究与真实世界的数据收集从SinaDarou实验室有限公司的数据汇集是通过使用六个传感器在两个星期的时间间隔之前和之后的系统检修。这给了我们正常和故障操作样本。鉴于数据，我们提出了两种异常检测方法来建立我们的边缘故障检测系统。第一种方法基于监督学习和数据采掘，例如通过支持向量机。然而，由于我们不能收集所有可能的故障数据，提出了一种基于正常系统辨识的异常检测方法，该方法采用人工神经网络对系统组件进行建模。大量的实验进行了与本研究中产生的数据集，以显示数据驱动和基于模型的异常检测方法的准确性。
2020-09-08 cs.AI cs.CR
Inference of Tampered Smart Meters with Validations from Feeder-Level Power Injections
配电系统的计量基础设施的篡改可以显著地导致客户的计费差异。智能电表的大规模部署可能通过将其代理传播到其他基于IP的电表而被恶意软件篡改。这种可能性是通过智能电表的物理边界进行旋转。虽然该框架可以帮助公用事业公司定期准确地获取能源消耗信息，但当存在大量被利用漏洞和kWh信息被更改的用户时，识别恶意电表具有挑战性。本文提出了一种基于图论的重构切换方案，结合分布式发电机的概念，以加速配电网内的异常定位过程。首先，提出了一种从可视化的网格拓扑结构到具有顶点和边的图的数据形式转换。然后执行从图形表示到机器识别的矩阵表示的转换。网格拓扑的连接被示出为邻接或关联矩阵以用于以下分析。通过改变拓扑矩阵中元素的切换过程来检测和定位被篡改的节点或簇。该程序必须满足电气和临时闭环操作限制。然后根据从智能电表异常导出的概率执行客户级异常检测。
2019-04-28 cs.CR
False Data Injection Threats in Active Distribution Systems: A Comprehensive Survey
Deakin University（迪肯大学）；Latrobe University（拉筹伯大学）
随着智能设备的普及和通信革命，配电系统正逐渐从被动、手动操作和不灵活的配电系统转变为大规模互联的网络物理智能电网，以应对未来的能源挑战。然而，由于部署的大规模复杂性和资源限制，几种尖端技术的集成引入了几个安全和隐私漏洞。最近的研究趋势表明，虚假数据注入（FDI）攻击正在成为整个智能电网范式中最恶意的网络威胁之一。因此，本文提出了一个全面的调查，在积极的配电系统内的FDI攻击的最新进展，并提出了一个分类法，对智能电网目标的FDI威胁进行分类。对国内外相关研究进行了对比和总结，分析了各种攻击方法及其对配电网的影响。最后，我们确定了一些研究差距，并建议了一些未来的研究方向，以指导和激励未来的研究人员。
2022-09-29 cs.AI cs.CR cs.DC
Detecting Safety and Security Faults in PLC Systems with Data Provenance
可编程逻辑控制器是用于管理许多不同工业过程（例如，智能建筑管理、发电、水和废水管理以及交通控制系统），以及制造和控制行业（例如，石油和天然气、化工、制药、纸浆和造纸、食品和饮料、汽车和航空航天）。尽管在许多关键基础设施中被广泛使用，但是PLC使用的协议使得这些控制系统容易受到许多常见攻击，包括中间人攻击、拒绝服务攻击和存储器损坏攻击（例如，数组、堆栈和堆溢出、整数溢出和指针损坏）。在本文中，我们提出了PLC-PROV，跟踪控制系统的输入和输出，以检测违反系统的安全和安全政策的系统。我们认为一个智能建筑作为一个基于PLC的系统的例子，并显示如何PLC-PROV可以应用，以确保输入和输出是符合预期的安全和安保政策。
2019-11-14 cs.CR
A Discussion and Comparative Study on Security and Privacy of Smart Meter Data
云计算伴随着隐私和安全问题带来了很多高级功能。智能电表数据利用智能电网中的云计算。通过分析家用电器产生的智能电表数据，用户的隐私可能会受到损害。当数据转移到云端时，用户失去了对数据的控制。本文介绍了云环境下智能电表数据的隐私和安全问题。我们还比较了现有的方法来保护智能电表数据的隐私和安全性。
2021-11-17 cs.CR
Securing People and their Machines Against Major Faults
Technion – Israel Institute of Technology（以色列理工学院）；London School of Economics and Political Science（伦敦政治经济学院）；Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）
针对草根平台中私钥和智能手机丢失的重大故障，提出基于社交图和身份/状态托管人的对等恢复方案，并形式化规范与实现。
2026-09-14 cs.CR cs.DC cs.MA
Detection and Prevention of Process Disruption Attacks in the Electrical Power Systems using MMS Traffic: An EPIC Case
Birla Institute of Technology and Science Pilani, Hyderabad Campus（比拉理工学院皮拉尼校区）；Singapore University of Technology and Design（新加坡科技设计大学）
本文提出了一种基于MMS流量的自动攻击检测与预防框架，用于识别和阻止针对智能电网的远程网络攻击，通过分析MMS协议字段值对，提升智能电网的网络安全水平。
2026-01-07 cs.CR
Metal Fillers as Potential Low Cost Countermeasure against Optical Fault Injection Attacks
物理可访问的设备，例如无线传感器网络中的传感器节点或物联网中的“智能”设备，必须能够抵抗广泛的物理攻击，例如侧信道分析和故障注入攻击。在这项工作中，我们专注于ASIC的脆弱性，精确的光学故障注入攻击。在这里，我们建议使用金属填料作为潜在的低成本对策，可能是有效的对广泛的物理攻击。在我们未来的工作中，我们计划评估不同的金属填充物放置方法，选择一个有效的方法，并将其作为额外的设计规则集成到自动化设计流程中。
2022-01-17 cs.AR cs.CR
A Survey on Vulnerabilities of Ethereum Smart Contracts
智能合约（SC）是区块链技术的延伸。以太坊区块链是第一个将SC纳入其中的区块链，从而开启了加密货币和电子交易的新时代。坚固性有助于对SC进行编程。尽管如此，在2014年Solidity出现后不久，基于Solidity的SC遭受了许多攻击，剥夺了SC账户持有人的宝贵资金。这些攻击的主要原因是存在的SC漏洞。本文讨论了SC漏洞，并根据领域知识的错误操作进行分类。这种分类提醒开发人员和软件工程师，为了SC的安全性，每个SC都需要使用有效的工具进行适当的测试，以捕获这些类的漏洞。
2020-12-28 cs.CR
Anomaly Detection Techniques in Smart Grid Systems: A Review
Tennessee Tech University（田纳西理工大学）
本文综述智能电网异常检测的最新进展，从多方面分类现有研究、分析挑战与不足，并指出未来研究方向。
2023-06-04 cs.CR cs.LG
Development of a hardware-In-the-Loop (HIL) testbed for cyber-physical security in smart buildings
本文开发了一套集成Modelica实时建筑仿真、真实HVAC控制器和BACnet远程BAS服务的HIL测试平台，以评估智能建筑BAS的信息物理安全并支持攻击注入实验。
2023-04-20 cs.CR
High Precision Fault Injections on the Instruction Cache of ARMv7-M Architectures
安全嵌入式系统的硬件和软件容易受到物理攻击。特别是，故障注入攻击揭示了数据和控制流上的漏洞，允许攻击者破坏加密或安全算法实现。虽然许多研究集中在对数据流的成功攻击上，但只有少数针对指令流。在本文中，我们专注于电磁故障注入（EMFI）的控制流，特别是对指令缓存。我们的目标是非常广泛的（智能手机，平板电脑，机顶盒，健康行业的监视器和传感器等）。ARMv7-M架构。我们描述了一个实用的EMFI平台，并提出了一种方法，提供高控制水平和高再现性故障注入。事实上，我们观察到，一个精确的故障模型发生在高达96%的情况下。然后，我们的特点，并展示这一实用的故障模型的高速缓存，尚未考虑在文献中。我们全面地描述了它的影响，并展示了它如何可以用来重现众所周知的故障攻击。最后，我们描述了它如何使攻击者能够发起新的强大攻击或简化现有攻击。
2015-10-06 cs.CR
Highly Available Smart Grid Control Centers through Intrusion Tolerance
社会的运行规范依赖于几个关键基础设施的正常和安全运行，特别是现代电网，也称为智能电网。智能电网与信息和通信技术基础设施交织在一起，因此面临网络安全威胁。入侵容忍被证明是一种很有前途的安全方法，可以抵御恶意攻击，并有助于提高智能电网关键组件（主要是SCADA和控制中心）的弹性和安全性。因此，本文提出了一种智能电网控制中心的入侵容忍系统架构。建议的架构包括几个模块，即复制和多样性，受损/故障副本检测器，重新配置，审计和代理。所提出的ITS的一些显着特点是多样性以及组合和细粒度的复兴方法。所提出的架构的安全性进行评估方面的可用性和平均时间安全故障的性能指标。使用离散时间半马尔可夫模型进行分析，所获得的结果表明，两个建立的入侵容忍体系结构相比，改进。SLA作为另一个性能指标的可行性也进行了研究。
2012-09-26 cs.CR
Quantifying the Utility-Privacy Tradeoff in the Smart Grid
电网的现代化和智能电表的安装为控制和监测带来了许多优势。然而，在错误的手中，数据可能会构成隐私威胁。在本文中，我们认为智能电网的运营和消费者的隐私之间的权衡。我们分析了智能电网操作之间的权衡，并考虑一个现实的直接负载控制的例子，使用恒温控制的负载，数据收集的频率，我们给出了仿真结果，以显示其性能如何降低采样频率降低。此外，我们引入了一个新的隐私度量，我们称之为推理隐私。这个隐私度量假设一个强大的对手模型，并提供了一个上限的对手的能力，推断一个私人参数，独立于他使用的算法。结合这两个结果，使我们能够直接考虑更好的负载控制和消费者隐私之间的权衡。
2015-05-26 cs.CR
Graph-based Model of Smart Grid Architectures
信息和通信技术在智能电网中的日益广泛使用同样增加了危及电力供应安全的故障风险，例如，由于通信配置中的错误、错误的控制算法或网络攻击。联合仿真可以用来研究这种影响，但需要在集成的智能电网基础设施模型中对能源、通信和信息领域进行精确建模。鉴于智能电网场景的复杂性和缺乏详细的公开可用的通信网络模型，需要一种自动化和系统化的方法来创建这种耦合模型。在本文中，我们提出了一种方法来自动生成智能电网基础设施模型的基础上，任意的配电网模型，使用通用的建筑模板。我们展示了我们的方法的适用性和独特的功能，以及有关网络规划，协同仿真设置和特定领域的入侵检测系统的规范的例子。
2020-09-01 cs.CR cs.NI cs.SE
GeoShield: Byzantine Fault Detection and Recovery for Geo-Distributed Real-Time Cyber-Physical Systems
针对地理分布式实时CPS易遭拜占庭攻击、现有容错方案不适配资源受限实时场景的问题，提出GeoShield方案，通过有界时间故障检测与恢复机制，无需可信硬件即可高效保障系统安全，性能优于现有方法。
2025-11-19 cs.CR cs.DC cs.SY
