数字孪生视角下基于LSTM的工控系统异常检测方法

摘要

目前,工业控制系统(industrial control system, ICS)面临巨大的信息安全威胁,针对ICS的异常检测技术成为该领域的研究重点.近年来ICS的数据规模增大,但是异常运行数据样本依然缺失,异常检测系统也难以实时获取ICS运行数据,增加了ICS的异常检测难度.为此,基于数字孪生技术,提出数字孪生驱动的工控系统异常检测框架,借助数字孪生技术的一致性、实时性和可视化效果,解决当前异常检测的瓶颈问题.首先设计面向异常检测的数字孪生模块,利用数字孪生中虚拟实体与物理实体的模型一致性模拟异常数据,解决异常样本难获取的问题.随后设计攻击状态下的ICS异常检测模块,结合数字孪生模块的实时交互数据实现在线异常检测.最后以双容水箱控制系统为实验对象,综合运用WinCC,Unity3D,MySQL等开发环境,通过实验验证了该方法的可行性与有效性.