Cyber Threat Impact Analysis to Air Traffic Flows Through Dynamic Queue Networks
Cyber Threat Impact Analysis to Air Traffic Flows Through Dynamic Queue Networks
复制标题
通过动态队列网络对空中交通流量进行网络威胁影响分析
DOI：
10.1145/3377425
复制
发表时间：
2020
影响因子：
2.3
通讯作者：
Roy, Sandip
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Tamimi, Ali;Hahn, Adam;Roy, Sandip
空中交通管制（ATC）越来越依赖于信息和通信技术来管理高度拥挤和日益相互依赖的空域的交通流量。虽然这些系统对于确保我们空域的效率和安全至关重要，但它们也越来越容易受到网络威胁的影响，这些威胁可能导致容量减少和/或交通流量重组。在本文中，我们对ATC系统的各种网络威胁进行了建模，并分析了这些攻击如何影响飞机通过空域的流量。为了进行这种分析，我们考虑一个模型的基础上的动态排队网络模型的广域空中交通。然后，我们介绍了三种不同的攻击（路由拒绝服务，路由选择篡改，和部门拒绝服务）的ATC系统，并探讨这些攻击如何操纵的部门流量通过评估每个部门的流出队列积压。此外，我们探索图级漏洞指标，以确定最容易受到各种流量操纵的部门，并将其与各种攻击的案例研究模拟进行比较。结果表明，路由拒绝服务攻击对目标扇区有显著影响，并导致整体空中交通流量的最大恶化。此外，扇区拒绝服务攻击的影响主要局限于目标扇区，而路由选择篡改的影响主要局限于某些飞机。
Air traffic control (ATC) increasingly depends on information and communication technology to manage traffic flow through highly congested and increasingly interdependent airspace regions. Although these systems are critical to ensuring the efficiency and safety of our airspace, they are also increasingly vulnerable to cyber threats that could potentially lead to reduction in capacity and/or reorganization of traffic flows. In this article, we model various cyber threats to ATC systems and analyze how these attacks could impact the flow of aircraft through the airspace. To perform this analysis, we consider a model for wide-area air traffic based on a dynamic queuing network model. Then we introduce three different attacks (Route Denial of Service, Route Selection Tampering, and Sector Denial of Service) to the ATC system and explore how these attacks manipulate the sector flows by evaluating the queue backlogs for each sector’s outflows. Furthermore, we explore graph-level vulnerability metrics to identify the sectors that are most vulnerable to various flow manipulations and compare them to case-study simulations of the various attacks. The results suggest that Route Denial of Service attacks have a significant impact on the target sector and lead to the largest degradation to the overall air traffic flows. Furthermore, the impact of Sector Denial of Service attack impacts are primarily confined to the target sector, whereas Route Selection Tampering impacts are mostly confined to certain aircraft.
登录
查看更多内容
流程应急管理的决策支持工具
影响因子：
8.5
作者：
C. Taylor;C. Wanke;Y. Wan;Sandip Roy
通讯作者：
Sandip Roy
用于评估国家空域系统网络中断和攻击的建模框架
DOI：
--
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
--
作者：
Sandip Roy;A. Hahn;Mengran Xue;Ali Tamini;Amirkhosro Vosughi;Sajal K. Das;S. Warnick
通讯作者：
S. Warnick
空中交通系统的聚合动态随机模型
DOI：
--
发表时间：
2002
期刊：
影响因子：
--
作者：
Sandip Roy;B. Sridhar;G. Verghese
通讯作者：
G. Verghese
拥堵地区空中交通流欧拉网络模型
DOI：
--
发表时间：
2004
期刊：
Proceedings of the 2004 American Control Conference
影响因子：
--
作者：
A. Bayen;R. L. Raffard;C. Tomlin
通讯作者：
C. Tomlin
DOI：
--
发表时间：
2017
期刊：
IEEE International Symposium on High-Assurance Systems Engineering
影响因子：
--
作者：
Anusha Thudimilla;B. McMillin
通讯作者：
B. McMillin