《電子技術(shù)應(yīng)用》
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基于攻擊異常特征的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)修復(fù)方法研究
信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)安全 4期
趙劍明1，2，3，4，曾 鵬1，2，3，袁 輝5
(1.中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所 機(jī)器人學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧 沈陽(yáng)110016； 2.中國(guó)科學(xué)院網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧 沈陽(yáng)110016； 3.中國(guó)科學(xué)院機(jī)器人與智能制造創(chuàng)新研究院，遼寧 沈陽(yáng)110169； 4.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京100049；5.昌河飛機(jī)工業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司，江西 景德鎮(zhèn)333002)
摘要： 針對(duì)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在實(shí)際運(yùn)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(fù)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(fù)方法。該方法通過將受損網(wǎng)絡(luò)中正常節(jié)點(diǎn)進(jìn)行社團(tuán)劃分，并根據(jù)攻擊異常特征在每個(gè)社團(tuán)中選取相應(yīng)的代表節(jié)點(diǎn)后，在這些代表節(jié)點(diǎn)之間構(gòu)建新的連接。仿真結(jié)果表明，該方法能夠有效恢復(fù)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和功能，為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供理論方法
中圖分類號(hào)： TP391；TN929.5
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(fù)方法研究[J].信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)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(yīng)用的專業(yè)要求，例如制造、石油和天然氣等相關(guān)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(shè)備和各種無(wú)線通信等技術(shù)手段融入到工業(yè)生產(chǎn)的環(huán)境當(dāng)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(shè)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(shè)備和傳感器在數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的推進(jìn)中廣泛使用，使得工業(yè)控制系統(tǒng)從封閉式孤島運(yùn)行模式轉(zhuǎn)變?yōu)殚_放式互聯(lián)運(yùn)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(shí)，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(fù)雜多樣等新挑戰(zhàn)。

在實(shí)際復(fù)雜的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中，動(dòng)態(tài)攻擊/修復(fù)的迭代模型是普遍而必要的一種網(wǎng)絡(luò)方法[4-5]。具體地說就是，在一段時(shí)期內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)攻擊者會(huì)對(duì)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)起攻擊，而網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)者在網(wǎng)絡(luò)被攻擊之后，會(huì)采取措施對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行修復(fù)，如此形成一個(gè)動(dòng)態(tài)的攻擊(或修復(fù))的迭代過程。相比于單一的網(wǎng)絡(luò)攻擊，這樣的動(dòng)態(tài)攻擊(或修復(fù))模型在現(xiàn)實(shí)中是更加實(shí)用及常見的。對(duì)于攻擊者來(lái)說，其目標(biāo)是尋求一種惡意的攻擊方式對(duì)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)起攻擊，最大程度地對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、性能、連接性等關(guān)鍵指標(biāo)造成破壞；與此同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)修復(fù)者的主要目的就是找到一種最佳的網(wǎng)絡(luò)修復(fù)措施，恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)的正常功能，并且使得網(wǎng)絡(luò)抵抗下一次的惡意攻擊的能力增強(qiáng)。




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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(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所 機(jī)器人學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧 沈陽(yáng)110016；

2.中國(guó)科學(xué)院網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧 沈陽(yáng)110016；

3.中國(guó)科學(xué)院機(jī)器人與智能制造創(chuàng)新研究院，遼寧 沈陽(yáng)110169；

4.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京100049；5.昌河飛機(jī)工業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司，江西 景德鎮(zhèn)333002)



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