工业控制系统攻击类型多样且强度不一,能否及时知晓工业控制系统的安全状态并做出及时安全防御策略尤为重要。工控网络的态势评估技术是提升网络的监控能力和调度能力的重要技术,它要求从宏观角度上综合多方面的信息对系统安全态势进行描述。态势评估的重点是在于及时监测系统内局部潜在或者已经发生的异常,融合系统产生的多元数据,并将其反映在系统安全状态的描述上。工控网络的预测技术是根据已知的历史安全状态,实现输入状态到输出状态的非线性映射,对系统威胁的发展趋势和系统整体的安全状态进行预测。然而在实际预测过程中,当系统遭遇攻击时单一模型往往表现出不同的侧重,容易造成预测精度不高的问题。针对上述问题,论文主要进行以下工作:(1)从总体上论述了课题的研究背景和研究意义,介绍了工业控制网络安全的态势评估技术和态势预测技术的国内外研究现状,以化工行业精馏塔提馏过程为例验证本课题提出的工业控制系统态势评估与预测的方法。(2)构建评估模型,从多源信息融合、权值轨迹重建、构建评估指标等方面描述网络安全态势感知,提出了基于已知攻击关联相异度的攻击轨迹重建方法,描述系统威胁的发展和整体安全状态的变化,并解决了轨迹重建过程中复杂度高和易出现组合爆炸的问题。(3)构建组合预测模型,融合多种单一模型的预测结果,提高结果的精确度。组合预测模型的权值设置是组合模型的重点,本文根据各个单一预测模型预测结果的均方误差(MSE)来确定融合权值,首先利用绝对值对数函数性质,放大各个模型的预测优劣效果,然后将较小的MSE对数值的倒数作为较优模型的权值从而加大优势模型重要性。通过仿真对比分析可知,本文评估方法能够得到符合当前态势的合理的理解值,提出的组合预测方法和加权方式均得到较优的精度,可以为网络安全管理员提供较准确的防御意见。