[发明专利]具有智能攻击防护的工业网络闭环控制方法及其系统

权利要求书

1.一种具有攻击防护的工业网络闭环控制方法，其特征在于，包括：

在闭环控制系统中，控制器将控制信号经过网络传给被控对象，被控对象在接收到控制信号后，通过判断控制信号在传输前后的异同，甄别出控制信号在传输中是否遭受攻击系统的隐藏攻击信号μ的攻击或破坏；

在甄别出控制信号在传输中遭受攻击或破坏的情况下，能够获取隐藏攻击信号μ以及被控对象的真实控制信息，该真实控制信息为与控制信号近似的控制替代信号；

将真实控制信息输入被控对象，以维持整个工业网络控制的正常工作，得到被控对象在真实控制信息下工作时的测量信息；将隐藏攻击信号μ输入虚拟被控对象，以模拟攻击状态下的整个工业网络控制的工况，得到虚拟被控对象在隐藏攻击信号μ下工作时的虚拟测量信息；

将被控对象在控制替代信号下工作时的测量信息、虚拟被控对象在隐藏攻击信号下工作时的虚拟测量信息融合后，得到融合信息；

在融合信息回传至控制器前，通过判断融合信息在传输前后的异同，判断融合信息是否在回传过程中遭受攻击系统的隐藏攻击信号η的攻击或破坏；

在判断出融合信息在回传过程中遭受攻击或破坏的情况下，能够获取隐藏攻击信号η以及与融合信息近似的融合替代信息；

以该融合替代信息输入控制器，计算下一周期的控制信号。

2.根据权利要求1所述的具有攻击防护的工业网络闭环控制方法，其特征在于，在融合信息回传至控制器前，通过判断融合信息在传输前后的异同，还能够判断出攻击系统是否具有智能特性；当判断出攻击系统不具有智能时，下一周期的工业网络闭环控制方法简化如下：

在闭环控制系统中，控制器将控制信号经过网络传给被控对象，被控对象在接收到控制信号后，通过判断控制信号在传输前后的异同，甄别出控制信号在传输中是否遭受隐藏攻击信号μ的攻击或破坏；

在甄别出控制信号在传输中遭受攻击或破坏的情况下，能够获取隐藏攻击信号μ以及被控对象的真实控制信息，该真实控制信息为与控制信号近似的控制替代信号；

将真实控制信息输入被控对象，以维持整个工业网络控制的正常工作，得到被控对象在真实控制信息下工作时的测量信息；将隐藏攻击信号μ输入虚拟被控对象，以模拟攻击状态下的整个工业网络控制的工况，得到虚拟被控对象在隐藏攻击信号μ下工作时的虚拟测量信息；

将被控对象在控制替代信号下工作时的测量信息回传至控制器前，通过判断测量信息在传输前后的异同，判断测量信息是否在回传过程中遭受隐藏攻击信号η的攻击或破坏；

在判断出测量信息在回传过程中遭受攻击或破坏的情况下，能够获取隐藏攻击信号η以及与测量信息近似的测量替代信息；

以该测量替代信息输入控制器，计算下一周期的控制信号。

3.根据权利要求2所述的具有攻击防护的工业网络闭环控制方法，其特征在于，将传输前的控制信号组成形式设计为：

其中：T_stamp(k)用于表示时间戳，表示实际用于控制的控制信号，表示用于鉴别的鉴别信息，利用哈希函数获得；

判断控制信号在传输前后的异同，判断的是控制信号以隐藏编码传输的鉴别信息在传输前后的异同。

4.根据权利要求3所述的具有攻击防护的工业网络闭环控制方法，其特征在于，隐藏攻击信号μ以及与控制信号近似的控制替代信号的寻求方式为：

在[t₀,t₁,...,t_r]时间段内，用于鉴别的鉴别信息序列若控制信号在t_s时刻遭到攻击，其中s＜r，此时传输来的控制信号包括以下三个部分：分别为和隐藏攻击信号μ，通过解密运算得到的耦合信息分别为；和其中利用逆函数得到而通过得到最接近u_c(k)的信息，其中代表健康历史数据库中最接近的值，从历史健康数据库系统中通过查询历史时刻的信息：其中i＞0，找到最接近的历史数据u_c(k-ih)替代当前时刻的u_c(k)，作为控制替代信号，输入被控对象；然后利用解密得到的此时有关系成立，通过算法分离出隐藏攻击信号μ。