تحلیل پایداری سیستم‌های کنترل شده تحت شبکه حین حملات محرومیت سرویس با تئوری سیستم‌های سوئیچنگ
الموضوعات :محمد صیاد حقیقی 1 , فائزه فریور 2
1 - استادیار دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، پردیس دانشکده‌های فنی، دانشگاه تهران
2 - استادیار گروه مهندسی کامپیوتر- مکاترونیک، واحد علوم و تحقیقات تهران، دانشگاه آزاد اسلامی
الکلمات المفتاحية: سیستم کنترل‌شده تحت شبکه, اتلاف بسته, محرومیت سرویس, سیستم سوییچینگ, سیستم خطی پرش مارکوف, پایداری لیاپانوف.,
ملخص المقالة :
با رشد روز افزون استفاده از شبکه‌های کامپیوتری برای انتقال داده، سیستم‌های سایبری- فیزیکی بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. سیستم های کنترل شده تحت شبکه ، از انواع صنعتی این سیستمها هستند که در آن سنسورها و عملگرها، از طریق شبکه اطلاعات را بین واحد های مختلف تبادل می کنند. از دست رفتن داده در شبکه بر عملکرد سیستم فیزیکی و پایداری آن تاثیرگذار است. از دست رفتن عمده داده می تواند بدلیل حمله محرومیت سرویس باشد. در این مقاله، به تحلیل پایداری سیستم‌های خطی کنترل‌شده تحت شبکه با احتمال از دست رفتن داده در مسیر پیشرو بدلیل حمله پرداخته شده است. سیستم کنترل شده تحت شبکه در حین حمله با یک سیستم سوییچینگ تصادفی با مدل پرش مارکوف دو وضعیته مدل شده است. در وضعیت شماره یک شبکه داده ارسالی کنترل‌کننده را به سیستم انتقال میدهد و در وضعیت شماره دو، داده از دست رفته و سیستم از داده دیگری مانند یک مقدار پیش فرض به عنوان ورودی استفاده می کند. در این مقاله پایداری سیستم فیزیکی کنترل شده تحت شبکه حین حملات محرومیت سرویس هم در حوزه زمان پیوسته و هم زمان گسسته مورد تحلیل قرارگرفته است که دستاورد آنها، معرفی شرایط پایداری لیاپانوف برای سیستم با توجه به زمانهای اقامت تصادفی در هر وضعیت است. همچنین با استفاده از نتایج تحلیل انجام شده، یک روش جدید برای پایداری سازی چنین سیستمهایی تحت حمله محرومیت از سرویس از طریق مدیریت مقدار پیش فرض پیشنهاد می شود. در نهایت، مطالعه انجام شده بر روی چند سیستم کنترلی نمونه شبیه‌سازی شده است. نتایج ضمن تایید تئوری استخراج شده، نشان می دهند که چگونه سیستمی تحت حمله که حدود 80% بسته کنترلی خود را از دست می دهد، با روش پیشنهادی پایدار نگاه داشته می شود.