제어기 모드 스위칭을 이용한 사이버 물리 시스템의 검지 회피 센서 공격 대응

Q: 이 논문에서 정의한 PDA(Pole-Dynamics Attack)란 무엇인가?

불안정한 극점을 갖는 선형 물리 시스템을 대상으로 하는 은밀한 센서 공격을 의미한다. 이는 센서 측정값에 정교하게 설계된 거짓 데이터를 주입함으로써 공격 탐지 시스템에 감지되지 않은 채 시스템을 속여 오작동을 유도하는 공격 방식이다.

Q: 사이버 물리 시스템에서 은밀한 PDA 공격을 효과적으로 탐지하는 방법은 무엇인가?

연구 결과, 내부 제어기인 SE를 도입하여 공격자가 시스템 모델에 불확실성을 갖게 하고, NC 모드와 ADC 모드 간의 주기적인 스위칭 메커니즘을 적용함으로써 PDA의 은밀성을 상실시켜 공격을 성공적으로 탐지하고 시스템 안정성을 보장할 수 있다.

전희균; 은용순

doi:10.5302/J.ICROS.2021.20.0186

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자료유형: 학술저널

저자정보: 전희균 (한국철도기술연구원) 은용순 (DGIST)

저널정보: 제어로봇시스템학회 제어로봇시스템학회 논문지 제어로봇시스템학회 논문지 제27권 제2호

발행연도: 2021.2

수록면: 84 - 91 (8page)

DOI: 10.5302/J.ICROS.2021.20.0186

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This paper reports on a detection technique for stealthy sensor attacks on cyber-physical systems (CPS). The considered attack is a pole-dynamics attack, in which false data are injected to cancel the unstable trajectory of a plant captured on the feedback sensor output. In this attack, the systems appear to operate normally in the steady-state while the plant is destabilized. The target system is a linear plant, including unstable pole-dynamics, and we assume that the adversary knows the model to carry out the attack. The proposed detection method employs a switching mechanism of two control modes that play different roles. The first mode is the normal mode, which consists of a linear controller and an anomaly detector, having the same structure as those used in conventional networked control systems. The second mode is the attack detection mode, which utilizes an internal feedback controller. It is assumed that this internal controller is not known to the adversary. When the system is in the attack detection mode, owing to the use of the internal controller, the overall system dynamics differ from those adopted by the adversary, thereby the effect of the attack is revealed. The CPS periodically switches between the attack detection mode and normal mode. The timing of the switch is determined to ensure that any attack is revealed before the physical system becomes unstable. The results are validated via simulations of quadrotor control.

#Cyber-physical systems #stealthy sensor attack #attack detection #secret entity #control mode switching

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