面向工业控制系统的入侵检测方法的研究与设计

【摘要】工业控制系统(ICS,IndustrialControlSystem)的网络安全问题正在变得日益突出,其面临的入侵威胁也正在变得更加复杂。ICS系统随着其开放性、复杂性、外部连接性等方面的不断发展,其网络安全风险和入侵威胁正在不断加深。为了抵御针对ICS系统愈加复杂和多样的入侵威胁,探索目前处于刚起步阶段的面向ICS系统的入侵检测研究,本文针对ICS网络安全的需求特性、主要入侵类型及其脆弱性特点,在面向ICS系统的入侵检测方法的研究和设计方面主要进行了以下工作：(1)分析了面向ICS系统的入侵检测的基本问题,包括了网络安全需求、主要入侵类型及其脆弱性、入侵检测的分层与协同。首先,系统性地分析了ICS系统的网络安全需求；然后,针对系统的直接检测对象,分析了ICS系统面临的主要入侵类型及其脆弱性；最后,分析了ICS系统的入侵检测的结构层次与协同优化,包含了网络拓扑分析、信息与资源协同分析、各层的特性与差异分析。(2)设计了基于多分类SVM的入侵检测方法,其根据ICS过程监控层的网络特性和入侵特点而设计,适用于ICS过程监控层的入侵检测。首先,进行了基于SVM的二分类算法的基本分析；然后,重点进行了多分类SVM的算法设计,详细阐述了面向ICS的多分类入侵检测方法的设计；最后,采用匹配过程监控层的入侵种类特点的数据集,测试和验证了所设计的多分类入侵检测方法的有效性。(3)设计了基于协议分析和通信模型的入侵检测方法,其根据ICS现场设备层的网络特性和入侵特点而设计,适用于ICS现场设备层的入侵检测。在方法设计中,选取现场控制层的典型网络Modbus为代表,基于其协议特性和主要入侵特点,设计了基于单独报文字段分析、字段关联分析、通信模型分析的三层入侵检测方法,并将其转换成Snort入侵检测规则进行了实际的测试,验证了所设计的面向现场设备层的入侵检测方法的有效性。
【作者】罗耀锋；
【导师】冯冬芹；
【作者基本信息】浙江大学，检测技术与自动化装置，2013，硕士
【关键词】工业控制系统；入侵检测；网络安全；支持向量机；协议分析；

【参考文献】
[1]顾博渊.特殊地质条件下特长公路隧道设计阶段安全风险评估技术研究[D].长安大学,地质工程,2013,硕士.
[2]王志彪.民事小额诉讼—审终审实证研究[D].内蒙古大学,法律,2014,硕士.
[3]刘浩.MAS系统堇青石基微晶玻璃的晶化行为和性能研究[D].武汉理工大学,材料学,2004,硕士.
[4]翟伟伟.传统铝合金与新兴非晶态铝合金的腐蚀性能研究[D].内蒙古科技大学,材料物理与化学,2013,硕士.
[5]杨哲.新型磁流变阻尼器结构设计和控制性能研究[D].南京理工大学,武器系统与运用工程,2013,硕士.
[6]魏倩楠.货币政策成本传导渠道探究[D].山东大学,金融（专业学位）,2013,硕士.
[7]柯玉洁.甲醛暴露对离体细胞活性及其内源性甲醛含量变化的影响[D].华中师范大学,生物化学与分子生物学,2013,硕士.
[8]杜豫川,孙立军.高速公路全寿命管理系统研究[J].中国公路学报,2001,S1:50-55.
[9]程应汉.铌镧酸基纳米插层光催化复合材料的研究[D].华侨大学,材料学,2004,硕士.
[10]李琳.碱渣的变形性质及微观机理的研究[D].天津大学,岩土工程,2004,硕士.
[11]贺木兰.铁代谢水平与妊娠期糖尿病关系的研究[D].复旦大学,妇产科学,2011,硕士.
[12]张晓光.论我国国有土地上房屋征收补偿协议[D].华中科技大学,法律,2013,硕士.
[13]陈文权.基于石墨烯纳米光催化复合材料的制备与性能研究[D].信阳师范学院,2011.
[14]杨亚娟.早产儿支气管肺发育不良细胞因子水平研究[D].遵义医学院,儿内科,2013,硕士.
[15]应翔君.我国文化产业效率及其影响因素分析[D].浙江工业大学,2012.
[16]唐姝.基于SSH构架的某银行OA系统构建[D].湖南大学,软件工程,2014,硕士.
[17]何赟燕.面向同步装卸的集装箱码头集成调度方法[D].宁波大学,机械制造及其自动化,2013,硕士.
[18]高丽昌.KGF-2对角膜基质细胞的修复作用及其相关机制研究[D].吉林农业大学,作物生物技术,2012,硕士.
[19]成丽.民用核能利用的国际法研究[D].广东外语外贸大学,法律,2013,硕士.
[20]孙雪冬.北京双杰电气股份有限公司竞争战略研究[D].北京交通大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[21]尤卫明.新技术提速搜索引擎[J].软件工程师,2003,03:62.
[22]张海景.《全球儿童文学典藏书系》研究[D].兰州大学,中国现当代文学,2013,硕士.
[23]李阳萍.中部六省新型工业化差异性研究[D].河南财经政法大学,技术经济及管理,2012,硕士.
[24]柳浩.南京国民政府时期治蒙机构研究[D].湖南师范大学,专门史,2013,硕士.
[25]李玮琦.马克思拜物教批判理论及其现代意义[D].辽宁大学,马克思主义哲学,2012,硕士.
[26]吴义杰,高德群,谢美云,杨德洲.储层综合描述技术在江苏XWZ地区复杂断块群的应用[J].石油地球物理勘探,2000,01:113-120.
[27]冯燕,王忠良,王丽.一种高光谱图像的双压缩感知模型[J].航空学报.
[28]熊小丽.蛋白消合剂加激素治疗小儿原发性肾病综合征的临床研究[D].湖北中医学院,中西医结合临床,2004,硕士.
[29]邓志强,廖斌,褚洪波,邝应军.基于关系数据库的环境监测知识库的建立[J].中国环境监测,2003,01:5-8.
[30]肖旭.疫苗电子监管系统的设计与实现[D].吉林大学,软件工程,2013,硕士.
[31]邓腾.切割废砂浆中有价资源的分离回收[D].天津大学,化学工程,2013,硕士.
[32]刘玲利.我国民营企业融资问题研究[D].吉林大学,企业管理,2004,硕士.
[33]卢鹏.水培红豆杉部分生理生化指标及相关基因表达的研究[D].宁波大学,生物化学与分子生物学,2014,硕士.
[34]赵华峰.DDoS攻击防范系统的研究与实现[D].华东师范大学,计算机应用技术,2003,硕士.
[35]滕彦娴.法律文本翻译的策略与技巧[D].上海交通大学,翻译,2013,硕士.
[36]马骥.河南省促进协同创新政策问题研究[D].郑州大学,公共管理（专业学位）,2013,硕士.
[37]韩德滨.常压空气DBD等离子体对PBO纤维及PBO/PPESK复合材料界面性能的影响[D].大连理工大学,高分子材料,2013,硕士.
[38]赵东升.轨迹聚类中距离度量方法的实践与应用[D].东华大学,计算机技术（专业学位）,2014,硕士.
[39]林源为,郭雪峰.石墨烯表界面化学修饰及其功能调控[J].化学学报,2014,03:277-288.
[40]刘磊磊.大型断层煤岩柱合理留设技术研究[D].安徽建筑工业学院,结构工程,2012,硕士.
[41]张伯彬.雷帕霉素对TNBS诱导小鼠炎症性肠病的治疗作用及机制研究[D].广东药学院,病原生物学,2012,硕士.
[42]高子渊.城镇居民购买农村私有房屋合同效力探析[D].山东大学,法律（专业学位）,2013,硕士.
[43]周洁.视觉空间线索对动画学习的影响：来自眼动的证据[D].华中师范大学,发展与教育心理学,2014,硕士.
[44]崔勤.基于顺应论的美国国情咨文中模糊限制语的研究[D].山东师范大学,英语语言文学,2013,硕士.
[45]闫怡.基于网络辅助设计的面料QR系统的研究[D].东华大学,纺织材料与纺织品设计,2004,硕士.
[46]牛月.元认知策略在高中英语阅读教学中的应用研究[D].渤海大学,课程与教学论,2014,硕士.
[47]朱建勇.三叶蔓荆子化学成分及紫花牡荆素代谢研究[D].第二军医大学,生药学,2013,硕士.
[48]宾彬.郴州市北湖区电子政务建设研究[D].湖南大学,公共管理,2014,硕士.
[49]万树平.基于双基点法的多传感器数据融合[J].控制与决策,2008,12:1343-1346+1352.
[50]李伟贤.包商银行微小企业贷款业务技术模式研究[D].内蒙古大学,工商管理,2012,硕士.