CPS: Breakthrough: A Meta-Game Theoretic Approach to Cyber-Physical Co-Design of Secure and Resilient Control Systems
CPS:突破:安全和弹性控制系统的网络物理协同设计的元博弈论方法
基本信息
- 批准号:1544782
- 负责人:
- 金额:$ 28.15万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2015
- 资助国家:美国
- 起止时间:2015-09-15 至 2021-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The increasing reliance on computer and communication technologies exposes control systems to cyber security threats. The physical systems can now be attacked through cyberspace. Emerging sophisticated attacks can exploit zero-day vulnerabilities, persist in the system for long periods of time, and advance stealthily to achieve their attack goals. Protection and prevention against such attacks are not always possible, and a paradigm shift to emphasize resilience of a control system is the overarching objective for safeguarding control systems to protect nation's critical infrastructures. The major challenge for designing secure and resilient cyber-physical control system is the lack of scientific foundations, and quantitative methods to provide a systematic guideline for large-scale cyber-physical interactions. To this end, the project aims to establish a meta-game system theory, and develop computational and design methodologies for cyber-physical co-design problems.Game-theoretic tools serve as an appropriate way to interconnect systems from multiple domains into one single framework to address security and resilience issues of highly integrated CPS. This project investigates a meta-game framework as a new paradigm to compose heterogeneous system components to design their interactions to achieve functional security and resiliency properties. Through developing security-aware controllers and impact-aware proactive cyber defense mechanism, this project creates a system co-design paradigm based on the meta-game framework, which captures the system properties of robustness, security, and resilience in one single framework, and provides fundamental principles to characterize their tradeoffs. The analytical framework will lead to the development of a cyber-physical mechanism design theory to provide a solid foundation for achieving optimal cyber-physical integration for control systems. The developed analytical and design tools will allow the prediction of unexpected outcomes of system integrations, the mitigation of the impact of cyber attacks on control systems, and the cost-effective operation and design of resilient CPS.
对计算机和通信技术的越来越依赖将控制系统暴露于网络安全威胁。现在可以通过网络空间攻击物理系统。新兴的复杂攻击可以利用零日脆弱性,长时间持续存在,并偷偷偷偷地以实现其攻击目标。防止这种攻击的保护和预防并不总是可能的,并且强调控制系统的弹性的范式转变是维护控制系统以保护国家关键基础设施的总体目标。设计安全和弹性的网络物理控制系统的主要挑战是缺乏科学基础,以及为大规模网络物理相互作用提供系统指南的定量方法。为此,该项目旨在建立元游戏系统理论,并为网络物理共同设计问题开发计算和设计方法。GAMEWEARETIC WEARETIC工具是一种适当的方法,可以将从多个域将系统互连系统互连为一个单个框架,以解决高度集成的CPS的安全性和弹性问题。该项目将一个元游戏框架作为新范式进行了元素框架,以组成异质系统组件,以设计其相互作用以实现功能安全性和弹性属性。通过开发安全感知的控制器和影响力的积极主动的网络防御机制,该项目基于元游戏框架创建了系统共同设计范式,该框架捕获了一个单个框架中稳健性,安全性和弹性的系统属性,并提供了基本原理来表征其权衡。分析框架将导致建立网络物理机制设计理论,为实现控制系统的最佳网络物理整合提供了坚实的基础。开发的分析和设计工具将允许预测系统集成的意外结果,减轻网络攻击对控制系统的影响以及具有成本效益的操作和弹性CPS的设计。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
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