【摘 要】
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信息物理系统（Cyber-Physical Systems,CPS）由受控对象、传感器、执行器、监控器以及通信网络组成。通信网络的使用使得CPS各组件具有信息处理和通信的能力,但增加了CPS面对网络攻击的风险。攻击者可能会入侵系统中脆弱的传感器、执行器以及通信网络,破坏数据收集过程、干扰监控器发出的控制指令,进而影响被控制的物理系统,因此确保CPS在网络攻击下的安全显得尤为重要,并成为近年来各国学
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信息物理系统（Cyber-Physical Systems,CPS）由受控对象、传感器、执行器、监控器以及通信网络组成。通信网络的使用使得CPS各组件具有信息处理和通信的能力,但增加了CPS面对网络攻击的风险。攻击者可能会入侵系统中脆弱的传感器、执行器以及通信网络,破坏数据收集过程、干扰监控器发出的控制指令,进而影响被控制的物理系统,因此确保CPS在网络攻击下的安全显得尤为重要,并成为近年来各国学者们的研究热点。目前关于网络攻击下CPS的安全问题研究仍存在一定的不足,例如:攻击类型的研究尚不全面;攻击下CPS活性保持问题的研究成果相对较少等。本文基于离散事件系统框架对攻击策略以及遭受网络攻击的CPS活性监控器的设计问题进行研究。首先综述了基于离散事件系统框架下CPS网络攻击的相关研究工作,主要介绍了CPS攻击的分类、攻击策略的设计、攻击的入侵检测与防御以及鲁棒性监控器的设计问题。接下来针对选择攻击的攻击策略设计以及传感器读数修改攻击（Sensor-reading Modification Attacks）下活性监控器的设计问题进行研究,主要研究内容如下:（1）提出选择攻击的概念。提出一种算法分别用于构造选择攻击下的受控对象模型与监控器模型,在二者并行组合的基础上提出一种算法用于合成具有隐蔽性的选择攻击的攻击策略,进而使得受控对象在不被监控器发现的情况下进入不安全状态。（2）重新定义传感器读数修改攻击并进一步研究传感器读数修改攻击下系统活性控制策略的设计问题。提出一种算法用于计算无攻击时的最优活性监控图;构造攻击下系统的观察图;在观察图的基础上,提出一种算法用于合成对传感器读数修改攻击具有鲁棒性的活性监控图。本文计算的活性监控图在计算复杂度与行为许可性方面要优于之前的研究成果。（3）对执行器禁用攻击下活性监控器的设计问题进行举例;介绍了未被研究过的子系统替换攻击和缓存攻击;并对子系统替换攻击下鲁棒性监控器的设计问题,以及缓存攻击下非阻塞性监控器的设计问题进行举例。
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