《電子技術應用》
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基于攻擊異常特征的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)修復方法研究
信息技術與網(wǎng)絡安全 4期
趙劍明1，2，3，4，曾 鵬1，2，3，袁 輝5
(1.中國科學院沈陽自動化研究所 機器人學國家重點實驗室，遼寧 沈陽110016； 2.中國科學院網(wǎng)絡化控制系統(tǒng)重點實驗室，遼寧 沈陽110016； 3.中國科學院機器人與智能制造創(chuàng)新研究院，遼寧 沈陽110169； 4.中國科學院大學，北京100049；5.昌河飛機工業(yè)(集團)有限責任公司，江西 景德鎮(zhèn)333002)
摘要： 針對工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在實際運行中面臨著功能失效因素不斷增多、信息威脅加速滲透、攻擊手段復雜多樣等問題，考慮到工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)受到的攻擊異常特征，提出了一種基于攻擊異常特征的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)修復方法。該方法通過將受損網(wǎng)絡中正常節(jié)點進行社團劃分，并根據(jù)攻擊異常特征在每個社團中選取相應的代表節(jié)點后，在這些代表節(jié)點之間構建新的連接。仿真結(jié)果表明，該方法能夠有效恢復工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構和功能，為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的穩(wěn)定運行提供理論方法
中圖分類號： TP391；TN929.5
文獻標識碼： A
DOI： 10.19358/j.issn.2096-5133.2022.04.003
引用格式： 趙劍明，曾鵬，袁輝. 基于攻擊異常特征的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)修復方法研究[J].信息技術與網(wǎng)絡安全，2022,41(4)：18-24.
Research on repair method in Industrial Internet of Things based on attack anomaly characteristics
Zhao Jianming1，2，3，4，Zeng Peng1，2，3，Yuan Hui5
(1.State Key Laboratory of Robotics，Shenyang Institute of Automation，Chinese Academy of Sciences，Shenyang 110016，China； 2.Key Laboratory of Networked Control Systems，Chinese Academy of Sciences，Shenyang 110016，China； 3.Institutes for Robotics and Intelligent Manufacturing，Chinese Academy of Sciences，Shenyang 110169，China； 4.University of Chinese Academy of Sciences，Beijing 100049，China； 5.Changhe Aircraft Industry(Group) Co.，Ltd.，Jingdezhen 333002，China)
Abstract： In view of the problems faced by the Industrial Internet of Things in the actual operation, such as the increasing function failure factors, the accelerated penetration of information threats, and the complexity and diversity of attack means, considering the abnormal characteristics of the attack on the Industrial Internet of Things, a repair method of the Industrial Internet of Things based on the abnormal characteristics of the attack is proposed. The algorithm divides the normal nodes in the damaged network into communities, selects the corresponding representative nodes in each community according to the attack anomaly characteristics, and constructs a new connection between these representative nodes. The simulation results show that this method can effectively restore the structure and function of the Industrial Internet of Things, and provide a theoretical method for the stable operation of the Industrial Internet of Things.
Key words : Industrial Internet of Things(IIoT)；abnormal characteristics of the attack；network recovery；communities

0 引言

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(Industrial Internet of Things，IIoT)相較于傳統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)更專注于工業(yè)應用的專業(yè)要求，例如制造、石油和天然氣等相關行業(yè)[1-3]。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)通過將具有感知能力的各類傳感器、控制設備和各種無線通信等技術手段融入到工業(yè)生產(chǎn)的環(huán)境當中，極大地提高了生產(chǎn)效率，并有效控制資源消耗和生產(chǎn)成本。智能控制設備和智能傳感器是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中最常見的基本單元。隨著兩化融合的深入，控制設備和傳感器在數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化的推進中廣泛使用，使得工業(yè)控制系統(tǒng)從封閉式孤島運行模式轉(zhuǎn)變?yōu)殚_放式互聯(lián)運行模式。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)作為新一代工業(yè)控制系統(tǒng)的信息傳輸媒介，在將傳統(tǒng)工業(yè)提升到智能化的新階段同時，也面臨著功能失效因素不斷增多、信息威脅加速滲透、攻擊手段復雜多樣等新挑戰(zhàn)。

在實際復雜的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)絡中，動態(tài)攻擊/修復的迭代模型是普遍而必要的一種網(wǎng)絡方法[4-5]。具體地說就是，在一段時期內(nèi)，網(wǎng)絡攻擊者會對工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)絡發(fā)起攻擊，而網(wǎng)絡的維護者在網(wǎng)絡被攻擊之后，會采取措施對網(wǎng)絡進行修復，如此形成一個動態(tài)的攻擊(或修復)的迭代過程。相比于單一的網(wǎng)絡攻擊，這樣的動態(tài)攻擊(或修復)模型在現(xiàn)實中是更加實用及常見的。對于攻擊者來說，其目標是尋求一種惡意的攻擊方式對工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)絡發(fā)起攻擊，最大程度地對網(wǎng)絡結(jié)構、性能、連接性等關鍵指標造成破壞；與此同時，網(wǎng)絡修復者的主要目的就是找到一種最佳的網(wǎng)絡修復措施，恢復網(wǎng)絡的正常功能，并且使得網(wǎng)絡抵抗下一次的惡意攻擊的能力增強。




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作者信息：

趙劍明1，2，3，4，曾  鵬1，2，3，袁  輝5

(1.中國科學院沈陽自動化研究所 機器人學國家重點實驗室，遼寧 沈陽110016；

2.中國科學院網(wǎng)絡化控制系統(tǒng)重點實驗室，遼寧 沈陽110016；

3.中國科學院機器人與智能制造創(chuàng)新研究院，遼寧 沈陽110169；

4.中國科學院大學，北京100049；5.昌河飛機工業(yè)(集團)有限責任公司，江西 景德鎮(zhèn)333002)



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