[发明专利]工业控制系统防护方法及工业控制系统防护装置

说明书

本申请提供一种工业控制系统防护方法及工业控制系统防护装置，涉及工业控制系统的安全防护技术领域，其包括：获取经过对抗样本生成模型训练得到的对抗样本；对所述对抗样本及正常样本采用混合编码方式进行预处理；将预处理后的所述对抗样本与正常样本的多种组合导入工业控制系统，用于对所述工业控制系统进行对抗训练，使所述工业控制系统具有虚假信息抵御能力。通过搭建对抗样本生成模型及训练模型参数，利用训练后的对抗样本生成模型对输入模型中的工业控制系统中的控制参数进行训练，得到对抗样本，将对抗样本导入工业控制系统中进行对抗训练，以提高工业控制系统的防御能力。

技术领域

本发明涉及工业控制系统的安全防护技术领域，具体而言，涉及一种工业控制系统防护方法及工业控制系统防护装置。

背景技术

工业控制系统(Industrial Control Systems，ICS)被用于监管和控制众多工业系统和工艺。常见ICS被用于化工厂、发电与输配电系统、配水管网和废水处理设施等关键基础设施。ICS通常包含由可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)控制的传感器和执行器，它们本身由人机界面(Human Machine Interface，HMI)进行管理。

现有技术中，监控和数据采集系统(Supervisory Control And DataAcquisition，SCADA)作为一种ICS，其通常包括分布在区域的不同站点。大多数SCADA网络流量是由自动化流程生成的，主要用于数据采集，以现场设备的定期轮询形式，由用于改变PLC和其受控设备(例如电路开关)的操作状态的命令完成控制。

但是，现有技术中，许多ICS几乎没有防御恶意攻击的措施，其网络组件不会验证与其交互的其他组件的身份和权限(即没有身份验证和授权机制)，他们不验证消息内容及其合法性(即没有数据完整性检查)；并且通过网络发送的所有数据都是纯文本的(即内部传输不加密)，因此，ICS网络容易受到网络攻击，特别是会话劫持攻击。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种工业控制系统防护方法及工业控制系统防护装置，以解决工业控制系统防御恶意攻击能力差，易受网络攻击的问题。

为实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本申请实施例提供一种工业控制系统防护方法，包括：获取经过对抗样本生成模型训练得到的对抗样本；对对抗样本及正常样本采用混合编码方式进行预处理；将预处理后的对抗样本与正常样本的多种组合导入工业控制系统，用于对工业控制系统中的控制参数进行对抗训练，使工业控制系统具有虚假信息抵御能力。

进一步地，获取经过对抗样本生成模型训练得到的对抗样本，包括：搭建对抗样本生成模型；对对抗样本生成模型中的网络参数进行训练，得到训练后的对抗样本生成模型；利用训练后的对抗样本生成模型，对包含有随机噪声的真实传感信息网络SIN进行训练，得到对抗样本。

进一步地，对抗样本生成模型中的网络参数包括：第一网络的网络参数、第二网络的网络参数，搭建对抗样本生成模型，包括：获取噪声数据z和不同时刻的真实SIN，其中，真实SIN为工业控制系统中的相关数据；利用维度匹配网络DMN，将噪声数据z从低维度映射到与真实SIN一致的高维度；根据第一网络的网络参数，提取真实SIN的特征，将真实SIN的特征与待生成的数据进行匹配，生成虚假SIN；根据第二网络的网络参数，提取虚假SIN和真实SIN的抽象特征，并对抽象特征进行分类。

进一步地，对对抗样本生成模型中的网络参数进行训练，得到训练后的对抗样本生成模型，包括：根据预设方法计算第一网络的第一损失函数，其中，第二网络的网络参数为固定值；根据预设方法计算第二网络的第二损失函数，其中，第一网络的网络参数为固定值；第一损失函数与第二损失函数满足纳什平衡时，确定对对抗样本生成模型中的网络参数训练完成，得到训练后的对抗样本生成模型。