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基于离散事件系统监控理论的CPS信息安全分析与防护
结题报告
批准号:
61803259
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
殷翔
依托单位:
学科分类:
F0301.控制理论与技术
结题年份:
2021
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
马顺健、李思宏、江珂、李翼飞、陈梦焱
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中文摘要
离散事件系统是一类离散状态、事件驱动的动态系统,其广泛应用在信息物理系统(CPS)逻辑层的建模中。随着信息与通讯技术的不断发展,信息安全的分析与保护问题在这一类系统中的意义愈发重要。目前针对此类系统的安全防护监控器的设计方法依然存在着很多理论局限,其核心难题在于如何在多重约束条件下精确的刻画系统的信息流。本项目以离散事件系统为模型,以监督控制理论与不透明性分析为技术手段,通过采用信息状态的概念,构建新型的信息结构,从而对系统的信息不对称性、随机性以及可用性进行建模,提出新的安全防护监控器的设计方法,使得系统满足不透明性,从而保障整体系统的信息安全。一方面,改进了现有技术的诸多理论局限,为安全防护监控器的设计提供新思路和理论依据;另一方面,也为进一步拓宽了监控理论在保护实际CPS信息安全中的应用空间。
英文摘要
Discrete-event system (DES) is a class of dynamic systems with discrete state-spaces and event-driven dynamics. It is widely used in the modeling of high-level logic of cyber-physical systems (CPS). As the development of information and communication technologies, the importance of cyber-security has been significantly increasing. However, there are still many fundamental limitations in the design of security-enforcing supervisor for this class of system; the main challenge is how to effectively characterize the information flow of the system under multiple constraints. In this proposal, we propose to tackle this problem based on the DES model. We propose to use the supervisory control theory and the opacity analysis as the main techniques and to use the concept of information state in order to build a new type of information structure that captures the asymmetric information, the stochastic dynamic and the issue of utility; and finally, to propose a new design methodology for the synthesis of security-enforcing supervisors that enforce opacity. The results, on the one hand, will improve the current design methodologies and will provide new ideas and theoretical foundations for the design of security-enforcing supervisors; on the other hand, it will extend the application area of this theory in real world CPS.
离散事件系统是一类离散状态、事件驱动的动态系统,其广泛应用在信息物理系统(CPS)逻辑层的建模中。随着信息与通讯技术的不断发展,信息安全的分析与保护问题在这一类系统中的意义愈发重要。目前针对此类系统的安全防护监控器的设计方法依然存在着很多理论局限,其核心难题在于如何在多重约束条件下精确的刻画系统的信息流。本项目以离散事件系统为模型,以监督控制理论与不透明性分析为技术手段,通过采用信息状态的概念,构建了新型的信息结构,从而对系统的信息不对称性、随机性以及可用性进行了建模,提出了新的安全防护监控器的设计方法,使得系统满足不透明性,从而保障整体系统的信息安全。本项目共发表高水平学术论文42篇,其中在领域顶级期刊《IEEE Trans on Automatic Control》与《Automatica》两刊发表论文17篇(含长文7篇),以及在领域旗舰会议IEEE CDC上发表论文12篇,取得了显著的国际学术影响力。本项目一方面改进了现有技术的诸多理论局限,丰富和发展了该领域的理论基础,为安全防护监控器的设计提供了新思路和理论依据;另一方面也拓宽了这一理论在实际CPS信息安全防护问题中的应用范围,为大量实际问题提供了算法基础。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Enforcing opacity by insertion functions under multiple energy constraints
在多重能量约束下通过插入函数增强不透明度
DOI:10.1016/j.automatica.2019.06.028
发表时间:2019-10
期刊:Automatica
影响因子:6.4
作者:Yiding Ji;Xiang Yin;Stephane Lafortune
通讯作者:Stephane Lafortune
On Approximate Opacity of Cyber-Physical Systems
关于网络物理系统的近似不透明性
DOI:10.1109/tac.2020.2998733
发表时间:2019-02
期刊:IEEE Transactions on Automatic Control
影响因子:6.8
作者:Xiang Yin;Majid Zamani;Siyuan Liu
通讯作者:Siyuan Liu
DOI:10.1109/tac.2019.2893873
发表时间:2019-01
期刊:IEEE Transactions on Automatic Control
影响因子:6.8
作者:Xiang Yin;Jun Chen;Zhaojian Li;Shaoyuan Li
通讯作者:Xiang Yin;Jun Chen;Zhaojian Li;Shaoyuan Li
Local Mean Payoff Supervisory Control for Discrete Event Systems
离散事件系统的局部平均支付监督控制
DOI:10.1109/tac.2021.3075186
发表时间:2021-04
期刊:IEEE Transactions on Automatic Control
影响因子:6.8
作者:Yiding Ji;Xiang Yin;Stephane Lafortune
通讯作者:Stephane Lafortune
Opacity Enforcing Supervisory Control using Non-deterministic Supervisors
使用非确定性监管者的不透明性实施监管控制
DOI:10.1109/tac.2021.3131125
发表时间:--
期刊:IEEE Transactions on Automatic Control
影响因子:6.8
作者:Yifan Xie;Xiang Yin;Shaoyuan Li
通讯作者:Shaoyuan Li
开放交互环境下离散事件动态系统的博弈监控理论研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    殷翔
  • 依托单位:
基于不透明性的大规模CPS信息安全形式化分析与设计
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    国际(地区)合作与交流项目
  • 资助金额:
    244万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    殷翔
  • 依托单位:
国内基金
海外基金