研究背景及意义
1.课题背景
当今时代正处于新一轮产业变革和科技革命时期，科技水平高速发展，大数据、人工智能等与社会生活的各个领域深度结合，2020年3月4日，中共中央政治局常务委员会召开会议提出，加快数据中心、5G网络、物联网等新型基础设施的建设进度，由新基建衍生出的新型生产力正在催生新业态与新模式。
信息物理融合系统被认为是工业互联网中的关键核心技术，将信息世界中的通信控制技术和物理世界中的实体设备高效集成，形成智能化体系，优化配置资源。新一代工业以 CPS 为基础推进信息化与工业化深度融合，而工业互联网借助 CPS 技术将网络与实体连接起来，实现智能化发展，诸如CPS应用于电力行业，可对配电网运行产生影响; 利用 CPS、智能传感等技术可建设智能船厂。
与此同时，以CPS为基础的数字技术与实体经济的深度融合亦伴随不断飙升的安全风险: 以CPS为核心的工业互联网风险隐蔽特性强、被攻击路径增多，且波及范围广泛、涉及多方主体，风险来源具有极大不确定性，易致风险链，危及工业互联网基础设施安全、工业数据安全，这对其风险监管提出了新的诉求。工业互联网发展需要更好的制度环境，尤其在新基建背景之下，关注以CPS为核心的工业互联网安全风险及监管控制问题，形成风险链防范的安全理念，对保障工业发展安全具有重要现实价值，有助于探索拓展已有监管机制的新业态，及时推动工业互联网的安全运营，构建面向数字经济的安全保障体系。
CPS将信息世界与物理世界紧密融合，信息在异构网络间传递最终又反馈给物理空间，帮助工业互联网构建新时代应用场景。CPS是信息世界与物理世界深度融合的智能控制系统，它利用嵌入式软件，从被控的对象和环境中感知信息，通过数据传输层的计算功能来处理分析被控对象的当前状况，最后再根据已建立的模型计算和控制规则形成决策结果，向执行器发出操作指令。在具体的应用中，以上过程是一个“感知－分析－决策－执行”的循环往复过程，直到实现既定的控制目标。在实际运行中，大量传感设备利用无线通讯组成网络，协调完成对物理环境的检测，然后对相应信息深入分析、融合处理，并将所得数据通过异构网络传送给应用层，最终和执行设备共同调控，保证系统运行的连贯有效性。
信息物理融合系统属综合型系统，是基于计算机网络技术、电子通信技术、物联网技术等技术有机结合形成的可用于动态信息实时感知、采集、控制、利用的工业系统。通常情况下，信息物理融合系统依托嵌入传感设备提高自身信息采集能力，使系统处于信息实时采集状态，以满足信息分析与利用需求。同时，依托信息网络体系，将工业系统与信息系统有机结合，提高信息共享水平，以满足系统全面控制对信息的需求。因此，相对于传统系统而言，信息物理融合系统的构建与应用优势更显著，利于系统运行安全性、可靠性、经济性、稳定性等提升。随着全面信息化战略、“互联网 ”规划、网络强国目标等提出、施行，信息物理融合系统在实际应用中的重要性提升，使工业系统对信息网络的依赖性增强。这也导致信息物理融合系统中的网络攻击成为影响系统安全与稳定运行的关键因素。因此，有必要加强电力信息物理融合系统网络攻击研究力度，提高系统网络环境安全水平。
2.研究目的和意义
信息物理融合系统是一种利用现代传感器技术、计算技术和网络技术，实现3C（Computation，Communication，Control）融合，将物理世界和网络世界有效联结的复杂系统，是推动工业4.0发展的核心技术[1]。但由于CPS各个部件之间的通信主要依靠网络，CPS容易受到网络攻击的影响，且CPS物理部件和网络部件之间存在高度耦合性，网络攻击很容易引起物理部件的故障，从而导致严重后果[2]。随着CPS系统不断发展，CPS面临的攻击手段也在不断更新，其多样性和隐蔽性给CPS造成了极大的安全威胁[3]。为了防止各种攻击对CPS造成灾难性后果，对CPS系统中的节点部署防御措施十分必要。
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