随着工业互联网的发展,工业控制系统的信息化程度提高,工业控制系统的网络安全风险也随之提升,出现了各类针对工控信息系统的新型攻击技术和手段,是影响国家安全、经济发展和社会稳定的重大隐患。提升对工控系统漏洞的认识,是加强工控系统安全防护的重要途径。目前学术界对漏洞的分析一般是从漏洞的知识性信息入手,分析漏洞的严重性或可利用性,分析结果体现的是漏洞抽象属性,不能准确描述具体漏洞。本文借助知识图谱及其推理能力,从工控系统场景入手,结合漏洞知识信息,对工控系统中的具体漏洞进行可利用性推理分析。具体研究内容如下:首先,研究工控系统漏洞知识图谱的构建。对工控系统中的漏洞利用案例进行分析,确定图谱构建所需本体。针对工控系统场景数据缺乏的问题,设计了一种基于工控漏洞公开情报数据,生成模拟工控系统漏洞知识图谱的方法,并基于该方法生成一个工控系统漏洞知识图谱,可为后续研究服务。其次,研究了工控系统漏洞知识图谱嵌入方法。目前常见的图谱嵌入方法大多专注于知识图谱的结构信息,知识图谱实体中包含的语义信息常常被忽略。本文提出了一种图谱嵌入方法,在图谱嵌入中加入实体的语义信息和结构信息。另外对于实体来说邻居信息也很重要,因此在嵌入方法中加入图注意力机制,有选择地为实体汇集邻居信息,生成最终的实体与关系嵌入向量。再次,研究工控系统漏洞知识图谱关系推理方法。先提出了一种基于查询关系相似度的关键路径选择算法,克服工控系统漏洞知识图谱中难以确定推理关键路径的问题,能够有效快速地搜索出关系推理的关键路径。然后针对工控系统漏洞知识图谱中,漏洞利用需要多条件共同判断的问题,提出了一种基于关键路径组合的关系推理模型,能够有效地组合所获得的关键路径,最后完成漏洞利用关系推理。最后,基于上述工作,设计并实现了工控系统漏洞推理原型系统。该系统基于工控系统漏洞相关数据生成工控系统漏洞知识图谱,并基于该知识图谱,分析其中漏洞的可利用性,同时可确定漏洞利用的关键路径,辅助工控系统漏洞分析与管理。