网络攻击下面向能源互联网数据容侵评估建模

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能源互联网网络环境复杂,信息交互频繁,多类型能源网络之间形态转化多样,且能源调度和能源应用都依赖于数据传输。大量异构终端的海量接入,能源互联网设备交互复杂,使得针对能源互联网的实时数据攻击无法完全防御。全面准确地评估配网信息物理系统中的安全风险对有效控制和解决配网安全隐患至关重要。但是,现有的定性或定量的风险评估方法无法精确揭示风险在配网信息系统和物理系统中的传播机理。为解决上述问题,本文从能源互联网安全风险分析,网络攻击下配网安全风险综合评估建模以及数据容侵评估建模等三个方面研究网络攻击下能源互联网的数据容忍入侵模型。主要工作包括以下几个方面:(1)针对能源互联网安全风险分析问题,本文对能源互联网典型业务场景(生产、传输、应用)分块划分,结合UML建模方法构建出能源互联网中四个环节业务系统的数据通信和交互模型,并基于攻击树模型中的根节点目标、叶节点对象分析出能源互联网中风险逻辑关系。通过风险要素辐射路径,求解出最小数据安全事件集合和数据攻击路径集合,从而最终形成攻击图。最后,通过在IEEE39BUS算例仿真证明网络攻击对系统的稳定性有很大冲击,验证风险评估存在必要性。(2)针对能源互联网安全风险综合评估问题,本文提出一种针对网络攻击下的风险评估模型,主要包括风险入侵概率、攻击成功概率以及相应攻击后配网的最小负荷损失比(物理影响的定量分析)。在该模型中,通过累计分布函数、传染病模型以及最小负荷损失比分别计算影响配网信息物理系统安全风险评估的三要素,最终综合定量评估网络攻击下配网信息物理系统的安全风险值。最后,通过在IEEE 39BUS系统上执行仿真实验来验证所提出的模型的可行性和有效性。实验表明配网信息系统不同的脆弱性对配网信息系统被攻击的概率,物理系统被攻击的概率,物理系统的负荷损失以及配网安全风险值都有显著影响。(3)针对能源互联网数据容忍入侵问题,在允许系统存在攻击风险基础上,通过对业务风险攻击可能性的识别量化容忍系统的容忍风险能力。通过节点网络状态图、行为状态机以及马尔可夫链等方法评估容忍系统状态数据容忍入侵能力,实现提前预知信息节点在有网路攻击状态下持续工作能力。最后,通过实验表明,容忍能力与系统的脆弱性、初始攻击成功概率都是相关的,并且通过加强入侵容忍能力,可以有效保障系统受到入侵时的可用性、机密性与完整性。
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