آشکارسازی حمله داده ای در شبکه هوشمند برق
چکیده
در این پایان نامه، به آشکارسازی حمله داده ای که با تزریق داده نامناسب به شبکه هوشمند برق، توسط مهاجم صورت می گیرد، می پردازیم. اهمیت این موضوع از آن جایی است که امنیت و قابلیت اطمینان شبکه هوشمند برق، همچون شبکه های دیگر، حائز اهمیت است. در واقع، منظور از هوشمندسازی شبکه برق، به کارگیری تکنولوژی مخابرات و فناوری اطلاعات در شبکه فعلی برق، به منظور افزایش راندمان و ایجاد قابلیت های جدید و انعطاف پذیری این شبکه است. با توجه به این که ایجاد شبکه هوشمند برق، بر مبادله داده ها در قسمت های مختلف این شبکه در سطح تولید، انتقال و توزیع مبتنی می باشد و آسیب پذیری این شبکه روز به روز رو به افزایش است، این شبکه به ساختار مناسب، امن و قابل اطمینانی نیاز دارد تا بتواند اهداف هوشمندسازی را برآورده سازد. بنابراین، موضوع تشخیص خطا در مرکز کنترل، که امنیت و قابلیت اطمینان این شبکه را تهدید می کند، توجه خاص محققین را می طلبد. حال ما بر آن شدیم تا مسئله آشکارسازی خطا در شبکه هوشمند برق را به صورت خاص مورد توجه قرار داده و بر روی یکی از خطاهای شبکه، تحت عنوان حمله داده ای به شبکه هوشمند برق، متمرکز شویم. به همین منظور، با معرفی مدل شبکه هوشمند برق و آزمون فرضیه مناسب، دو سناریو را در نظر می گیریم. در سناریوی اول که تنها بردار داده تزریقی به شبکه توسط حمله کننده مجهول فرض می شود، آشکارسازهایglr و sfet را استخراج می کنیم. شبیه سازی ها نشان می دهند که عملکرد آشکارساز sfet نسبت به glrt کندتر و پیچیدگی محاسباتی بالاتری دارد اما احتمال آشکارسازی بالاتری به دست می دهد. همچنین نشان داده می شود که هرچه مهاجم، انرژی حمله خود را افزایش دهد، اگرچه می تواند خطا در تخمین حالت شبکه را بالا ببرد، اما باعث افزایش احتمال آشکارسازی هم می شود. بنابراین مهاجم برای داشتن حمله مناسب، باید بین افزایش خطا و احتمال آشکارسازی در مرکز کنترل، مصالحه ای برقرار کند. در سناریوی دوم، با مجهول فرض کردن سه پارامتر بردار داده تزریقی به شبکه، واریانس نویز و واریانس بردار حالت شبکه، با استفاده از آشکارسازهایglr ، sfet ، glr با استفاده از تجزیه svd ماتریس شبکه و آشکارساز umpi، به آشکارسازی این نوع خطا در سیستم می پردازیم. در این سناریو ملاحظه خواهیم کرد که آشکارساز sfet کاهش پیچیدگی و افزایش سرعت را نتیجه می دهد، اما از نظر احتمال آشکارسازی، عملکرد ضعیفی دارد. در مقایسه glrt استخراجی با کمک تجزیه ماتریس ها با glrt بدون تجزیه، عملکرد ضعیف این آشکارساز از نظر احتمال آشکارسازی مشاهده می شود. این در حالی است که این آشکارساز سرعت بالاتری دارد. در این میان، آشکارساز umpi از نظر احتمال آشکارسازی، یک باند بالا به شمار می آید.