Analysis and Implementation of Attack Scenarios and Detection Monitors for Repeated Replay Attacks against Cyber-Physical Systems

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制御系のサイバー攻撃に対するセキュリティ対策は喫緊の課題である．本研究では，協調型車間距離維持支援システム(CACC)に対してリプレイ攻撃の攻撃性能を検証することを目的としている．我々は， 3種類の攻撃をCACCの距離センサ，または，車車間通信に仕掛け攻撃性能の検証を行った．そこで，科研費により購入した２台目（１台目は既設備）のRobocarを用いて，２台の車両で車車間通信を模擬し，ここにリプレイ攻撃が行われたときのCACCコントローラのリプレイ攻撃に対する耐性を評価した．本来のCACCは，先行車の入力信号である目標加速度信号を後続車に送る．ところが，実機はZMP社製1/10スケールのRobocarでは，入力信号が速度信号であるため，本研究では，後続車に送る信号を先行車の入力信号である速度信号としている．そこで，攻撃は先行車からネットワークを通じて送られてくる信号も速度信号としている．このため，本来のCACCと区別するため，速度信号型CACCと呼ぶことにする．本論文では，速度信号型CACC}プログラムとこれまで検証されていなかった2つの繰り返しリプレイ攻撃，ならびに比較のためのリプレイ攻撃の3つの攻撃アルゴリズムを実装した．RoboCarを用いてCACCに対して，delayリプレイ攻撃，開ループ型繰り返しリプレイ攻撃，内部モデル型繰り返しリプレイ攻撃の3種類の攻撃を仕掛け，実機での攻撃性能を検証した．数値シミュレーションでの結果と同様に，delayリプレイ攻撃と開ループ型繰り返しリプレイ攻撃の場合は衝突はしなかったが，挙動が振動的になることが確認できた．また，内部モデル型繰り返し攻撃は実行後に攻撃信号が急激に大きくなり，衝突する可能性が高い攻撃であることを確認した．内部モデル型の攻撃信号は，CACCの場合にはネットワーク上のソフトウェアとして容易に実装できる特徴がある．