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基于攻击异常特征的工业物联网修复方法研究
信息技术与网络安全 4期
赵剑明1，2，3，4，曾 鹏1，2，3，袁 辉5
(1.中国科学院沈阳自动化研究所 机器人学国家重点实验室，辽宁 沈阳110016； 2.中国科学院网络化控制系统重点实验室，辽宁 沈阳110016； 3.中国科学院机器人与智能制造创新研究院，辽宁 沈阳110169； 4.中国科学院大学，北京100049；5.昌河飞机工业(集团)有限责任公司，江西 景德镇333002)
摘要： 针对工业物联网在实际运行中面临着功能失效因素不断增多、信息威胁加速渗透、攻击手段复杂多样等问题，考虑到工业物联网受到的攻击异常特征，提出了一种基于攻击异常特征的工业物联网修复方法。该方法通过将受损网络中正常节点进行社团划分，并根据攻击异常特征在每个社团中选取相应的代表节点后，在这些代表节点之间构建新的连接。仿真结果表明，该方法能够有效恢复工业物联网的结构和功能，为工业物联网的稳定运行提供理论方法
中图分类号： TP391；TN929.5
文献标识码： A
DOI： 10.19358/j.issn.2096-5133.2022.04.003
引用格式： 赵剑明，曾鹏，袁辉. 基于攻击异常特征的工业物联网修复方法研究[J].信息技术与网络安全，2022,41(4)：18-24.
Research on repair method in Industrial Internet of Things based on attack anomaly characteristics
Zhao Jianming1，2，3，4，Zeng Peng1，2，3，Yuan Hui5
(1.State Key Laboratory of Robotics，Shenyang Institute of Automation，Chinese Academy of Sciences，Shenyang 110016，China； 2.Key Laboratory of Networked Control Systems，Chinese Academy of Sciences，Shenyang 110016，China； 3.Institutes for Robotics and Intelligent Manufacturing，Chinese Academy of Sciences，Shenyang 110169，China； 4.University of Chinese Academy of Sciences，Beijing 100049，China； 5.Changhe Aircraft Industry(Group) Co.，Ltd.，Jingdezhen 333002，China)
Abstract： In view of the problems faced by the Industrial Internet of Things in the actual operation, such as the increasing function failure factors, the accelerated penetration of information threats, and the complexity and diversity of attack means, considering the abnormal characteristics of the attack on the Industrial Internet of Things, a repair method of the Industrial Internet of Things based on the abnormal characteristics of the attack is proposed. The algorithm divides the normal nodes in the damaged network into communities, selects the corresponding representative nodes in each community according to the attack anomaly characteristics, and constructs a new connection between these representative nodes. The simulation results show that this method can effectively restore the structure and function of the Industrial Internet of Things, and provide a theoretical method for the stable operation of the Industrial Internet of Things.
Key words : Industrial Internet of Things(IIoT)；abnormal characteristics of the attack；network recovery；communities

0 引言

工业物联网(Industrial Internet of Things，IIoT)相较于传统的物联网更专注于工业应用的专业要求，例如制造、石油和天然气等相关行业[1-3]。工业物联网通过将具有感知能力的各类传感器、控制设备和各种无线通信等技术手段融入到工业生产的环境当中，极大地提高了生产效率，并有效控制资源消耗和生产成本。智能控制设备和智能传感器是工业物联网中最常见的基本单元。随着两化融合的深入，控制设备和传感器在数字化、网络化、智能化的推进中广泛使用，使得工业控制系统从封闭式孤岛运行模式转变为开放式互联运行模式。工业物联网作为新一代工业控制系统的信息传输媒介，在将传统工业提升到智能化的新阶段同时，也面临着功能失效因素不断增多、信息威胁加速渗透、攻击手段复杂多样等新挑战。

在实际复杂的工业物联网络中，动态攻击/修复的迭代模型是普遍而必要的一种网络方法[4-5]。具体地说就是，在一段时期内，网络攻击者会对工业物联网络发起攻击，而网络的维护者在网络被攻击之后，会采取措施对网络进行修复，如此形成一个动态的攻击(或修复)的迭代过程。相比于单一的网络攻击，这样的动态攻击(或修复)模型在现实中是更加实用及常见的。对于攻击者来说，其目标是寻求一种恶意的攻击方式对工业物联网络发起攻击，最大程度地对网络结构、性能、连接性等关键指标造成破坏；与此同时，网络修复者的主要目的就是找到一种最佳的网络修复措施，恢复网络的正常功能，并且使得网络抵抗下一次的恶意攻击的能力增强。




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作者信息：

赵剑明1，2，3，4，曾  鹏1，2，3，袁  辉5

(1.中国科学院沈阳自动化研究所 机器人学国家重点实验室，辽宁 沈阳110016；

2.中国科学院网络化控制系统重点实验室，辽宁 沈阳110016；

3.中国科学院机器人与智能制造创新研究院，辽宁 沈阳110169；

4.中国科学院大学，北京100049；5.昌河飞机工业(集团)有限责任公司，江西 景德镇333002)



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