[发明专利]基于OPC UA的异常检测和恢复系统以及方法

说明书

本公开的各实施例涉及基于OPC UA的异常检测和恢复系统以及方法。本发明涉及一种异常检测和恢复系统(ADRS)，用于包括OPC UA设备的基于OPC UA的工业自动化网络。ADRS包括异常检测器，异常检测器被配置为监控OPC UA业务流，OPC UA业务流包括OPC UA设备的OPC UA消息，并且异常检测器被配置为使用工业自动化网络的OPC UA语义来分析OPC UA业务流以进行异常检测。

技术领域

本发明涉及一种异常检测和恢复系统、一种OPC UA网络系统、一种用于检测基于OPC UA的工业自动化网络系统中的异常的方法、一种程序元素、一种计算机可读介质、以及一种异常检测和恢复系统在OPC UA网络系统中的用途。

背景技术

关键工厂网络可能会出现异常，即通信异常，这可能指向生产过程中的问题、编程错误、硬件故障或恶意安全攻击。在由来自不同供应商的子系统构成的开放式自动化系统中，这个问题变得更加严重。现有的网络入侵检测系统(例如，OSSEC、Sagan、Snort、splunk等)在TCP/IP业务级别上运行，并且可能会从各种来源产生大量噪声，从而阻碍过滤掉相关事件。现有的工业数据异常检测工具通常离线运行，分析记录的数据集并对可能的异常进行预测。这两种系统都不会详细分析异常或启动恢复动作，因为其缺乏对领域特定和系统特定通信语义的理解。分布式控制系统的现有人机界面提供领域特定和工厂特定的警报和事件，但依赖于预先设计的阈值，无法即时检测复杂的异常模式。

这些问题可能会导致许多未检测到的异常。此外，常规异常检测系统可能专注于特定的IT攻击，而不考虑特定于应用程序领域的异常(例如，错误的传感器数据)。这些系统可能需要人工操作员执行繁琐的分析过程和根本原因识别。这些系统还需要人工操作员执行恢复动作，因为其为无法与分布式控制系统交互的纯监控系统。

发明内容

本发明的目标可以是在OPC UA网络中提供改进的异常检测系统。

问题是通过独立权利要求的主题来解决。实施例由从属权利要求、以下描述和附图提供。

所描述实施例类似地涉及异常检测和恢复系统、OPC UA网络系统、用于检测基于OPC UA的工业自动化网络系统中的异常的方法、程序元素、计算机可读介质和异常检测和恢复系统在OPC UA网络中的用途。协同效应可能来自实施例的不同组合，尽管可能没有详细描述协同效应。

此外，应注意，本发明的关于方法的所有实施例都可以按照所描述的步骤的顺序来执行，然而这不必是该方法的步骤的唯一和必要的顺序。在不背离相应方法实施例的情况下，本文提出的方法能够以所公开步骤的另一顺序来执行，除非在下文中有明确相反的说明。

技术术语按其常识使用。如果将特定含义传达给某些术语，则将在以下使用术语的上下文中给出术语的定义。

根据第一方面，提供一种异常检测和恢复系统(ADRS)，该系统用于包括OPC UA设备的基于OPC UA的工业自动化网络。ADRS包括异常检测器，该异常检测器被配置为监控OPCUA业务流，OPC UA业务流包括OPC UA设备的OPC UA消息，并且该异常检测器被配置为使用工业自动化网络的OPC UA语义来分析OPC UA业务流，以进行异常检测。

异常检测器专门监控系统内的客户端/服务器与发布者/订阅者之间交换的OPCUA消息。该系统(特别是异常检测器)具有关于编码的标准化OPC UA信息模型的知识，因此能够对相应通信执行深入检查。例如，系统能够检查客户端/服务器之间交换的不合理的配置参数，或者检测特定传感器值的异常，这些值只能由于其标准化语义而被识别。因此，异常检测器使用其知道的OPC UA语义来调查OPC UA业务，并能够详细分析OPC UA消息。例如，OPC UA语义可从标准规范和配套标准中获得。相比之下，现有的异常检测器只能分析OPCUA消息的基本特征，而无法理解其语义。