【摘 要】
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近年来,针对能源基础设施控制系统的网络攻击频繁发生,对社会安全与生产安全造成巨大威胁。储油作为其中重要环节,急需开展网络安全防护的技术研究,但是由于其控制系统运行的实时性与持续性,很难直接在真实运行的系统上开展研究。因此,本文在充分调研分析的基础上,搭建了反映储油的典型工艺流程与控制策略的仿真平台,并在该平台开展虚拟攻击仿真、测试与异常检测算法等的研究,主要工作内容总结如下:(1)根据真实油库的工
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近年来,针对能源基础设施控制系统的网络攻击频繁发生,对社会安全与生产安全造成巨大威胁。储油作为其中重要环节,急需开展网络安全防护的技术研究,但是由于其控制系统运行的实时性与持续性,很难直接在真实运行的系统上开展研究。因此,本文在充分调研分析的基础上,搭建了反映储油的典型工艺流程与控制策略的仿真平台,并在该平台开展虚拟攻击仿真、测试与异常检测算法等的研究,主要工作内容总结如下:(1)根据真实油库的工艺流程与控制策略,设计仿真平台的整体系统框架。基于真实物理设备与PLC控制器,组建现场控制层,来表现真实生产过程;基于Matlab仿真软件进行虚拟物理模型的构建,实现复杂过程控制的扩展与补充;基于组态王软件实现数据采集,现场监控等功能并组成监控层;基于Modbus TCP协议建立各组件间的网络通信,并设定Matlab仿真软件中Real-Time实时模块与PLC控制器的时钟同步,确保通信的实时性与有效性。(2)依据工控网络特性和攻击特征,建立油罐的控制回路模型,并设计点位攻击、控制回路攻击两大类七种攻击方式,在仿真平台上进行虚拟攻击测试,并分析各攻击的特点与造成的异常效果。利用组态王数据库采集设备信息和网络信息,并对正常数据与异常数据进行标注,构建形成完整的自建油库数据集。(3)根据自建油库数据集与相关公开工控数据集研究异常检测模型,提出多算法融合改进RBF异常检测算法和基于小样本学习策略的RPN-RMN异常检测算法,并与其他异常检测算法对比表明,本文提出的算法能提高检测精度、降低漏报率,具有实际的应用意义;各异常检测算法在自建油库数据集上分类效果表现良好,说明数据集的攻击特征明显,具有一定应用价值。
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