随着通信、控制、传感等技术的快速发展,网络化控制系统(Networked Control System,NCS)因具有较高的灵活性及可靠性,在工业自动化、电网、交通等基础设施中发挥重要作用。然而,由于NCS网络的开放性,使得其传感器、执行器容易遭受攻击,导致数据被篡改、信道被阻塞等后果。近年来,国际上出现了大量针对NCS基础设施的攻击事件,造成了无法估量的影响。因此,研究NCS的安全问题具有重要的理论与实际应用价值。在NCS的攻击方式中,虚假数据注入(False Data Injection,FDI)攻击是通过篡改NCS中传输的数据包,使数据发生偏移,并且能避开传统的不良数据检测机制,破坏NCS稳定性的一种新型攻击手段。针对NCS的FDI攻击,本文将从攻击和检测两个角度分析NCS安全,通过设计攻击以及检测方案,研究在FDI攻击下,NCS的入侵检测及攻击值估计问题,并在典型的NCS中验证方案的可行性。论文的主要工作及成果如下:(1)针对如何在NCS中实现网络入侵问题,采用“中间人”攻击的形式设计攻击方法。利用Ettercap工具,实现数据包的截取与转发;进一步结合Lua语言,实现对NCS数据尤其是密文数据的分析,同时以FDI攻击中偏差攻击的形式注入攻击值,实现篡改数据;最后,通过模拟雕刻机数据传输实验验证了设计方法的可行性,为后续的攻击检测提供基础。(2)针对如何检测虚假数据的问题,本文将检测虚假数据问题转化为二分类问题,利用支持向量机(Support Vector Machine,SVM)区分注入了攻击值的数据,通过网络化雕刻机仿真实验验证方法的可行性。同时,针对入侵检测中确定攻击值大小的问题,本文引入基于递推最小二乘的自适应卡尔曼滤波方法以及基于多传感器的融合估计方法,将注入的攻击值建模为状态方程中的一个未知量,利用联合状态参数估计实现攻击值的跟踪;进一步,在基于自适应卡尔曼滤波方法的协方差值的确定上做了分析,结合基于新息的自适应卡尔曼滤波,实现量测噪声的自适应;通过仿真实验,验证了3种方法的有效性。(3)通过网络化倒立摆平台,对所提出的网络攻击方法、检测方法进行验证。实验结果表明,本文所提出的网络攻击方法在能够改变系统当前运行的状态;所使用的入侵检测方法准确率基本达到90%以上;引入的攻击值估计方法能够较稳定地跟踪注入的攻击值。最后对全文进行了总结,并指出文中的不足之处以及展望了后续的研究方向。