روشي براي مدل سازي و ارزيابي كمي امنيت سيستم هاي سايبر-فيزيكي

دكتري

سيستم¬هاي سايبر-فيزيكي، يكپارچه‌سازي سيستم¬هاي كامپيوتري و ارتباطي با فرآيندهاي فيزيكي هستند. اين اجماع به منظور رسيدن به كارآمدي، قابليت اطمينان و استحكام بيشتر سيستم¬هاي فيزيكي است، اما در عين حال، اين سيستم‌ها را در معرض تهديدات امنيتي جديدي قرار داده است. برخلاف سيستم‌هاي سايبري، نفوذ به سيستم‌هاي سايبر-فيزيكي لزوماً به معناي خرابي آن‌ها نخواهد بود، بلكه هدف مهاجم آن است كه بتواند خسارت‌ها و اختلال‌هاي فيزيكي به اين سيستم‌ها وارد كند. در اين رساله چارچوبي براي مدل‌سازي و ارزيابي امنيت سيستم‌هاي سايبر-فيزيكي ارائه مي‌كنيم. براي اين منظور، فرآيند مدل‌سازي و ارزيابي امنيت را به چهار بخش تقسيم مي‌كنيم. در بخش اول بر امنيت حلقه‌هاي كنترلي متمركز مي‌شويم و با در نظر گرفتن مؤلفه‌هاي كنترلي و پارامترهاي دفاعي، روشي را براي مدل‌سازي و ارزيابي امنيت حلقه‌هاي كنترلي ارائه مي‌كنيم. نشان مي‌دهيم پارامترهاي مربوط به فرآيند فيزيكي تحت كنترل مانند (تأخير كنترل‌كننده‌ها) بر نتيجه حمله تأثير خواهند داشت. در بخش دوم، مدلي پيشنهاد داده‌ايم كه با تمركز بر رفتار مهاجم و سيستم تحت حمله، ويژگي‌هاي «گسسته» و پويايي «پيوسته» سيستم‌هاي سايبر-فيزيكي را در نظر مي‌گيرد. اين مدل، حمله را به دو مرحله «نفوذ» و «ايجاد اختلال فيزيكي» تقسيم‌بندي مي‌كند. از نظريه ‌بازي‌ براي مدل‌سازي تعامل مهاجم و سيستم در هر مرحله استفاده شده است. در بخش سوم، روشي براي ارزيابي پيامدهاي مستقيم و غيرمستقيم حملات به مؤلفه‌هاي كنترلي ارائه شده است. در اين روش، با در نظر گرفتن سيگنال‌هاي كنترلي و حسگري به عنوان اهداف اصلي حمله، مي‌توان مؤلفه‌هاي كنترلي را از نظر ميزان تأثيري كه حمله به آن‌ها بر ساير مؤلفه‌هاي سيستم خواهد داشت و از نظر ميزان تأثيرپذيري مؤلفه‌هاي سيستم از حمله، رتبه‌بندي نمود. در بخش چهارم هم بر مدل‌سازي فرآيند نفوذ به اين سيستم‌ها، با هدف پيش‌بيني رفتار مهاجمين پرداخته‌ايم. مرحله اعتبارسنجي روش، با مدل‌سازي و ارزيابي امنيت دو سيستم سايبر-فيزيكي و ارزيابي انتشار اثر حملات در اين سيستم‌ها و مقايسه با ساير روش‌ها انجام شده است. با استفاده از روش ارائه شده، راه‌كارهاي دفاعي به طور موثرتري براي افزايش سطح امنيت سيستم قابل به كارگيري خواهند بود.

189997

دانشگاه علم و صنعت ايران

نرم افزار

دكتر محمد عبداللهي ازگمي