Cross-Layer Design for Secure and Resilient Cyber-Physical Systems: O abordare decizională și teoretică a jocurilor

Titlul original:

Cross-Layer Design for Secure and Resilient Cyber-Physical Systems: A Decision and Game Theoretic Approach

Conținutul cărții:

Partea I Motivație și cadru.

1 Introducere.

1. 1 Sisteme ciber-fizice și orașe inteligente.

1. 2 Noi provocări în CPS.

1. 3 Prezentare generală și lucrări conexe.

1. 4 Schița cărții.

2 Cadrul interstrat pentru SPC.

2. 1 Introducere în proiectarea trans-layer.

2. 2 Proiectarea trans-layer: Conectarea criptografiei și a teoriei controlului.

2. 3 Proiectarea trans-layer: Conectarea teoriei jocurilor cu teoria controlului.

2. 4 Proiectarea pe mai multe niveluri în condiții de informații incomplete.

2. 5 Concluzii.

Partea a II-a Externalizarea sigură a calculelor CPS.

3 Noua arhitectură: Cloud-Enabled CPS.

3. 1 Aplicații promițătoare ale CE-CPS.

3. 1. 1 Robotică bazată pe cloud.

3. 1. 2 Rețele inteligente bazate pe cloud.

3. 1. 3 Sisteme de transport bazate pe cloud.

3. 1. 4 Producție bazată pe cloud.

3. 2 Noi cerințe de securitate ale CE-CPS.

3. 3 Concluzie.

4 Proiectarea securizată și rezistentă a CPS activate de Could.

4. 1 Provocări noi și soluții propuse pentru CE-CPS.

4. 2 Enunțarea problemelor.

4. 3 Dinamica sistemului și algoritmul MPC.

4. 4 Forma standard a problemei pătratice.

4. 4. 1 Modele de atac cloud.

4. 4. 2 Cadrul mecanismului propus.

4. 5 Confidențialitate și integritate.

4. 5. 1 Metode de criptare.

4. 5. 2 Metode de verificare.

4. 6 Probleme de disponibilitate.

4. 6. 1 Mecanismul modului de comutare.

4. 6. 2 Modul Buffer și condiția de comutare.

4. 6. 3 Controlerul local pentru modul de siguranță.

4 4. 7 Analiză și experimente.

4. 8 Concluzii și note.

5 Asimilarea sigură a datelor din rețelele de senzori cloud.

5. 1 Introducere în CE-LSNs.

5. 2 Formularea problemei.

5. 2. 1 Modelul sistemului și filtrul Kalman de externalizare.

5. 2. 2 Provocări și obiective de proiectare.

5. 3 Asimilarea securizată a datelor de externalizare.

5. 3. 1 Criptarea homomorfă aditivă.

5. 3. 2 Observatorul homomorfic.

5. 3. 3 Criptare personalizată pentru externalizarea calculului.

5. 4 Analiza eficacității și securității.

5. 4. 1 Analiza efficienței.

5. 4. 2 Analiza securității.

5. 5 Analiza erorilor de cuantizare.

5. 6 Rezultate experimentale.

5. 6. 1 Ieșirea informațiilor criptate.

5. 6. 2 Impactul erorilor de cuantizare.

5. 7 Concluzii și note.

Partea III Abordarea teoretică a jocurilor pentru CPS.

6 Revizuire a teoriei jocurilor.

6. 1 Introducere în teoria jocurilor.

6. 2 Modelul jocului cu sumă zero cu două persoane.

6. 2. 1 Formularea jocului cu sumă zero.

6. 3 Modelul jocului Stackelberg.

6. 3. 1 Formularea jocului Stackelberg.

6. 3. 2 Proiectarea securității pe baza jocului Stackelberg.

6. 4 Modelul jocului FlipIt.

6. 4. 1 Formularea jocului FlipIt.

6. 4. 2 Analiza jocului FlipIt.

6. 5 Joc de semnalizare cu dovezi.

6. 6 Concluzii și note70.

7 O abordare teoretică a jocurilor pentru controlul sigur al imprimantelor 3D.

7. 1 Provocări noi în imprimantele 3D în rețea.

7. 2 Formularea problemei.

7. 2. 1 Modelul dinamic al sistemelor de imprimare 3D.

7. 2. 2 Cadrul fizic al jocului cu sumă zero.

7. 2. 3 Un model de atac ciber-fizic pentru sistemele de imprimare 3D.

7. 2. 4 Modelul de joc Cyber FlipIt.

7. 2. 5 Un model de joc Stackelberg ciberfizic.

7. 3 Analiza jocurilor ciber-fizice.

7. 3. 1 Analiza echilibrului jocului fizic cu sumă zero.

7. 3. 2 Analiza echilibrului jocului Cyber FlipIt.

7. 3. 3 Analiza echilibrului jocului Stackelberg cibernetic-fizic.

7. 4 Rezultate numerice.

7. 5 Concluzii și note.

8 Un cadru de joc pentru controlul sigur al sistemelor CBTC.

8. 1 Introducere în sistemele CBTC.

8. 2 Formularea problemei.

8. 2. 1 Modelul fizic al unui sistem feroviar.

8. 2. 2 Modelul de comunicare și modelul de atac.

8. 3 Abordarea de estimare și criteriul de securitate.

8. 3. 1 Problema estimării fizice.