【摘 要】
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城市轨道交通列控系统是保证列车安全高效运行的关键系统,随着计算机、通信、控制等新型技术的不断引入,城市轨道交通列控系统的自动化、信息化程度得到前所未有的提高,然而先进通用技术的引进也为列控系统引入了诸多信息安全隐患与威胁。近年来各行各业信息安全事故频发,且攻击手段越来越复杂,开始呈现明显的阶段性特征,传统的防御手段,如防火墙等,已经难以发挥令人满意的防御效果。传统IT系统和工业控制系统中的信息攻击
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城市轨道交通列控系统是保证列车安全高效运行的关键系统,随着计算机、通信、控制等新型技术的不断引入,城市轨道交通列控系统的自动化、信息化程度得到前所未有的提高,然而先进通用技术的引进也为列控系统引入了诸多信息安全隐患与威胁。近年来各行各业信息安全事故频发,且攻击手段越来越复杂,开始呈现明显的阶段性特征,传统的防御手段,如防火墙等,已经难以发挥令人满意的防御效果。传统IT系统和工业控制系统中的信息攻击与列控系统有很大不同,系统本身的“信息-物理”特性和攻击的阶段性都使得信息攻击对列控系统的影响更加复杂,同时,目前针对列控系统网络环境和业务逻辑设计的信息安全防御设备研究还处于初期阶段。综上所述,对列控系统复杂攻击防御方法的研究具有较高的理论指导和应用的意义。本文基于城市轨道交通列控系统的工作原理、网络拓扑、安全防护等特征,分析列控系统复杂信息攻击场景,研究了涵盖针对列控系统的复杂攻击全过程的主动防御方法。另外,针对列控系统信息攻击的两个阶段分别设计了基于攻击路径预测和基于移动目标防御的主动防御方法,并结合最小系统对提出方案进行了仿真验证。论文的主要工作内容如下:(1)结合城市轨道交通列控系统的架构和工作原理分析列控系统的信息安全隐患和复杂攻击场景,提出了城市轨道交通列控系统复杂信息攻击主动防御的需求和整体框架。(2)研究了基于攻击路径预测的渗透阶段主动防御方法,采用多层博弈建立了攻防双方链式交互过程模型,提出针对列控系统渗透阶段攻防行为的收益量化方法,给出了博弈均衡的计算方法和分析过程。(3)研究了基于移动目标防御的破坏阶段主动防御方法,将端信息跳变技术引入列控系统,设计了基于IP跳变的破坏行为防御机制,基于重复博弈建立了防御策略优化模型并利用虚拟对局(Fictitious Play,FP)实现对无限重复博弈模型的求解。(4)建立城市轨道交通列控系统最小系统,分别对两阶段防御机制进行仿真分析,验证了防御机制的有效性,最后从整体角度分析提出的列控系统复杂攻击防御方法的防御能力。图34幅,表26个,参考文献73篇。
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