[发明专利]一种基于预测控制的拒绝服务攻击防御方法

说明书

本发明涉及一种基于预测控制的拒绝服务攻击防御方法，针对拒绝服务攻击服务，设计基于不同攻击强度的自适应预测补偿控制算法，基于前一次DoS攻击的强度计算得到针对下一次攻击的自适应预测区间长度，对攻击区间进行控制补偿，能够实现系统稳定和降低预测补偿保守性。

技术领域

本发明涉及一种基于预测控制的拒绝服务攻击防御方法，属于网络安全技术领域。

背景技术

随着计算机技术、网络通信技术和控制技术的迅速发展，网络化控制系统以其布线少、成本低、便于远程监控与控制、易于扩展和维护等优势，已逐渐成为工业自动化控制系统的发展趋势。

网络化控制系统是将控制系统的控制端与被控端通过通信网络连接起来组成的闭环分布式控制系统，是一种分布式、网络化实时反馈控制系统。系统信息层信息交流均采用“数据包”的形式进行传输，但由于系统信息层逐步融入到开放式公共网络，当网络中存在某种攻击时，系统将趋于不稳定。其中典型的攻击拒绝服务攻击(DoS)，该攻击通过欺骗伪装及其他手段以使得提供服务资源的主机出现错误或资源耗尽，从而让目标机器停止提供服务或资源访问。在DoS攻击中存着在一种隐蔽性攻击，其攻击存在递增性，即相邻两次攻击的长度差大于零，该攻击与网络诱导的连续丢包类似，但攻击造成的连续丢包不具有随机性，而是具有攻击者设计攻击时的递增形式，其攻击效果具有“累积效应”，通过多次攻击的累积对系统造成巨大的影响，甚至趋向于不稳定。因此，为实现控制系统在DoS攻击情况下稳定运行，对安全控制策略的研究成为重点。其困难在于：一方面开放式通信网络具有边界模糊，端点复杂多变以及攻击者决策先验未知等特点，使得难以对信息层的攻击源头进行检测和预防；另一方面，传统故障诊断方法主要解决由物理系统本身原因造成的统计性问题，难以应对依赖于智能攻击者具有任意决策权的攻击行为。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种针对拒绝服务攻击服务，设计基于不同攻击强度的自适应预测补偿控制算法，能够实现系统稳定和降低预测补偿保守性的基于预测控制的拒绝服务攻击防御方法。

本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种基于预测控制的拒绝服务攻击防御方法，用于针对网络中的目标系统，实现针对网络中拒绝服务攻击的防御，目标系统中内置传感器、预测控制器和预测补偿器；其中，预测控制器中内置拒绝服务攻击检测器和计时器；传感器用于针对目标系统中预设对应于拒绝服务攻击的指定属性状态信号进行检测；传感器与预测控制器中的拒绝服务攻击检测器相连接，同时，预测控制器与预测补偿器相连接；所述拒绝服务攻击防御方法中，首先根据目标系统动态模型，构建对应目标系统的预测控制器，并采用状态反馈控制率，求解获得目标系统信号完全传输情况下的预测控制器参数K，并在预测补偿器中，初始化最新系统补偿信号数据为空，然后根据如下步骤，执行拒绝服务攻击防御方法；

步骤A.预测控制器中的拒绝服务攻击检测器，检测预测控制器在L个连续采样周期内，是否接收到传感器所检测目标系统中预设对应于拒绝服务攻击的指定属性状态信号，是则判断当前目标系统反馈回路中存在拒绝服务攻击，并进入步骤B；否则继续执行步骤A中预测控制器中拒绝服务攻击检测器的检测；

步骤B.预测补偿器判断其中最新系统补偿信号数据是否为空，是则直接进入步骤C；否则由预测补偿器根据最新系统补偿信号数据，针对目标系统所遭受当前拒绝服务攻击的持续攻击时长进行补偿，然后进入步骤C；

步骤C.针对当前目标系统反馈回路中所存在的拒绝服务攻击，由预测控制器中的计时器针对当前拒绝服务攻击进行计时，获得当前拒绝服务攻击的持续攻击时长，并由预测控制器获得目标系统遭受当前拒绝服务攻击所对应的目标系统当前动态轨迹，然后进入步骤D；

步骤D.由预测控制器根据当前拒绝服务攻击的持续攻击时长，以及目标系统当前动态轨迹，并结合预测控制器参数K，预测获得目标系统遭受下一次拒绝服务攻击的预测持续攻击时长，然后进入步骤E；