信息物理系统（Cyber-Physical Systems,CPS）是紧密集成了计算单元、物理对象和网络通信的新一代智能系统,现已广泛应用于大型工业的生产制造中。CPS网络化结构在给系统带来便利的同时,也给攻击者提供了更多可操作空间,造成了很大安全隐患。本文围绕CPS安全性问题,针对两类对K-L散度检测器具有隐蔽性的网络攻击进行研究,即基于残差的线性欺骗攻击和重放攻击。对于基于残差的线性欺骗攻击,本文设计了一种基于残差的线性欺骗攻击算法,根据该算法设计的欺骗攻击能够避过K-L散度检测器检测的同时,最大化系统估计误差协方差。从防御者角度,本文在系统中引入水印加密检测机制帮助KL散度检测器检测到这种基于残差的线性欺骗攻击,并在攻击者采用线性欺骗攻击算法的条件下提出了水印信号设计算法,保证检测效果的同时,最大程度降低水印信号对系统估计误差的影响。对于重放攻击的检测,水印加密检测机制同样有效。首先,本文证明了重放攻击对于带水印系统的隐蔽性取决于水印信号的协方差矩阵;然后,给出了一个水印信号的协方差矩阵必须满足的条件,该条件可以保证K-L散度检测器检测到重放攻击;最后,鉴于水印信号对系统估计误差的影响,结合系统估计误差以及K-L散度的检测依据,提出了针对重放攻击的水印信号设计算法。数值仿真实验表明,本文设计的基于残差的线性欺骗攻击策略对比任意攻击策略,在保持攻击隐蔽性的同时攻击效果更好;从防御方的角度提出的水印加密检测策略对于基于残差的线性欺骗攻击和重放攻击均具有比较好的检测效果。与任意水印信号对比,在相同检测效果的条件下本文设计的水印信号可使得系统估计性能下降程度更低。