Optimal Switching Attacks and Countermeasures in Cyber-Physical Systems

信息物理系统 计算机科学 对手 国家(计算机科学) 智能电网 最优控制 序列(生物学) 集合(抽象数据类型) 转化(遗传学) 控制器(灌溉) 整数规划 钥匙(锁) 计算机安全 数学优化 工程类 数学 算法 农学 生物化学 化学 生物 基因 电气工程 遗传学 程序设计语言 操作系统
作者
Guangyu Wu,Gang Wang,Jian Sun,Lu Xiong
出处
期刊:IEEE transactions on systems, man, and cybernetics [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:51 (8): 4825-4835 被引量:35
标识
DOI:10.1109/tsmc.2019.2945067
摘要

The work analyzes dynamic responses of a healthy plant under optimal switching data-injection attacks on sensors and develops countermeasures from the vantage point of optimal control. This is approached in a cyber-physical system setting, where the attacker can inject false data into a selected subset of sensors to maximize the quadratic cost of states and the energy consumption of the controller at a minimal effort. A 0-1 integer program is formulated, through which the adversary finds an optimal sequence of sets of sensors to attack at optimal switching instants. Specifically, the number of compromised sensors per instant is kept fixed, yet their locations can be dynamic. Leveraging the embedded transformation and mathematical programming, an analytical solution is obtained, which includes an algebraic switching condition determining the optimal sequence of attack locations (compromised sensor sets), along with an optimal state-feedback-based data-injection law. To thwart the adversary, however, a resilient control approach is put forward for stabilizing the compromised system under arbitrary switching attacks constructed based on a set of state-feedback laws, each of which corresponds to a compromised sensor set. Finally, an application using power generators in a cyber-enabled smart grid is provided to corroborate the effectiveness of the resilient control scheme and the practical merits of the theory.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
天天快乐应助精英刺客采纳,获得10
1秒前
8秒前
哈哈哈哈完成签到,获得积分10
12秒前
丘比特应助张伟采纳,获得10
14秒前
哈哈哈哈发布了新的文献求助10
14秒前
xin完成签到 ,获得积分10
16秒前
完美世界应助城北徐公采纳,获得10
16秒前
18秒前
18秒前
renerxiao完成签到 ,获得积分10
18秒前
贪玩的秋柔给爱笑的怜容的求助进行了留言
19秒前
耍酷的梦桃完成签到,获得积分10
20秒前
CodeCraft应助小傅采纳,获得10
20秒前
大肥鸟发布了新的文献求助10
22秒前
科研通AI6.1应助朴素子骞采纳,获得10
23秒前
长情的语风完成签到,获得积分10
24秒前
无奈世立发布了新的文献求助10
24秒前
hechchy完成签到 ,获得积分10
27秒前
拾月完成签到 ,获得积分10
28秒前
自信的竹员外完成签到,获得积分10
29秒前
31秒前
李禾和完成签到,获得积分0
33秒前
小马甲应助陶醉的向南采纳,获得10
33秒前
34秒前
脑洞疼应助激昂的梦山采纳,获得10
35秒前
xiaxia完成签到 ,获得积分10
35秒前
脑洞疼应助Meng采纳,获得10
35秒前
禾研完成签到,获得积分10
40秒前
博博大佬发布了新的文献求助30
41秒前
43秒前
Lucas应助WX采纳,获得10
47秒前
伊比利亚黑毛猪黑松露芝士火腿完成签到,获得积分10
47秒前
48秒前
KL应助激昂的梦山采纳,获得10
48秒前
精英刺客发布了新的文献求助10
52秒前
贤惠的豌豆完成签到,获得积分10
52秒前
54秒前
香蕉觅云应助wczhang1999采纳,获得10
54秒前
斤斤完成签到,获得积分10
55秒前
56秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
PowerCascade: A Synthetic Dataset for Cascading Failure Analysis in Power Systems 2000
Various Faces of Animal Metaphor in English and Polish 800
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Photodetectors: From Ultraviolet to Infrared 500
On the Dragon Seas, a sailor's adventures in the far east 500
Yangtze Reminiscences. Some Notes And Recollections Of Service With The China Navigation Company Ltd., 1925-1939 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6348932
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8164072
关于积分的说明 17176184
捐赠科研通 5405399
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2861990
邀请新用户注册赠送积分活动 1839796
关于科研通互助平台的介绍 1689033