非侵入式的基于功耗的PLC異常監(jiān)測系統(tǒng).pdf

1、工業(yè)控制系統(tǒng)廣泛應用于關鍵基礎設施的建設中，關系到國計民生，其重要性不言而喻。隨著信息技術的發(fā)展，工業(yè)控制系統(tǒng)不再是物理隔絕系統(tǒng)，其與信息技術的結合為工業(yè)控制系統(tǒng)本身帶來了嚴重的安全威脅。
　　可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）作為工業(yè)控制系統(tǒng)中的關鍵組成部分，直接控制現(xiàn)場設備的運行，一旦其遭到攻擊運行了惡意指令，將直接給控制現(xiàn)場造成重大財產(chǎn)損失甚至人員傷亡。然而，現(xiàn)有的防護方案

2、大多是移植于傳統(tǒng)的網(wǎng)絡安全方案，無法很好的應用于工業(yè)控制系統(tǒng)中。PLC運行邏輯簡單且工作模式單一，其運行時產(chǎn)生的功耗信息與運行的程序之間有密切的關系?；谏鲜龇治觯疚膭?chuàng)新性地提出了一種非侵入式的基于功耗的PLC安全監(jiān)測系統(tǒng)。
　　基于功耗的監(jiān)測系統(tǒng)通過采集PLC運行時的功耗信息，并結合稀疏編碼算法從原始信息中提取最優(yōu)的特征組合，然后通過訓練一個基于長短記憶單元的神經(jīng)網(wǎng)絡來完成異常程序的檢測。該檢測算法在不需要異常程序樣本的情況下

3、，可以實現(xiàn)對已知攻擊和未知攻擊的檢測。為了驗證算法的有效性，我們在實驗室搭建了簡單的液位控制系統(tǒng)，并完成了木馬攻擊，基于該實驗平臺，我們驗證了在正常情況和異常情況下，該算法都能達到很好的檢測效果。當攻擊程序與原程序的差別大于0.63％時，檢測準確率高于99.83％。在完成實驗驗證后，我們基于自主設計的STM32數(shù)據(jù)采集器完成了實時監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)。該系統(tǒng)具有非侵入式，無需對原工業(yè)控制系統(tǒng)進行軟硬件的修改，能夠實現(xiàn)對未知異常進行檢測等優(yōu)點。