[发明专利]网络控制系统中的自动篡改检测

说明书

本申请公开网络控制系统中的自动篡改检测。配置管理器(20)与网络控制系统(NCS)(10)相关联，网络控制系统(10)包括多个传感器(12)和多个致动器(16)。配置管理器自动发现传感器和致动器的硬件和/或软件配置，并分析该信息以检测传感器和致动器中的任何一个是否已被篡改。如果配置管理器检测到这种篡改，则配置管理器指示对NCS的控制管理器(14)的篡改，然后NCS的控制管理器(14)运行以最小化对NCS的潜在损坏。

技术领域

本公开一般涉及网络控制系统(NCS)领域，并且更具体地涉及用于自动检测NCS内的篡改的设备和方法。

背景技术

网络控制系统(NCS)是闭环系统，其中传感器和致动器经由通信网络与控制器通信。例如，这种系统用于监视和控制在各种不同设置中发生的功能和过程，各种不同设置包括但不限于自主系统、制造工厂、化学和核工厂以及环境控制系统以及在飞行器和卫星上使用或与飞行器和卫星一起使用的那些设置。对于大多数NCS，控制器通过与系统中的不同传感器和致动器交换反馈信息和控制信号来执行监视和控制功能。但是，为了正确执行这些功能，控制器、传感器和致动器都应具有彼此的正确且最新的配置信息。这些组件之间的配置信息中的差异可以增加系统故障的风险。

发明内容

本公开的各方面涉及用于自动发现网络控制系统(NCS)的各种组件的硬件和/或软件配置以及用于自动检测这些组件是否已被篡改的方法和装置。这些组件可以包括但不限于传感器、致动器和能够执行自动或预定过程或功能的其他自动化设备。根据本公开，这些方面可以由通信地定位在传感器、致动器和其他自动化设备之间的NCS中的计算设备以及被配置为管理NCS组件的操作的控制管理器来实施。

根据本公开的一方面，配置管理设备位于具有多个网络组件和管理多个网络组件的控制管理器的自动化系统中。在这方面，配置管理设备包括通信接口和可操作地连接到通信接口的处理电路。通信接口被配置为与多个网络组件和控制管理器通信。处理电路被配置为基于从网络组件接收的配置数据与存储在数据库中的参考配置数据的比较来检测配置数据中的差异，并且响应于检测到差异，向控制管理器发送篡改检测信号，指示网络组件已被篡改。

在一个方面，配置数据和参考配置数据中的一个是软件配置数据，并且配置数据和参考配置数据中的另一个是硬件配置数据。

为了检测从网络组件接收的配置数据中的差异，处理电路的一个方面被配置为检测控制管理器是否正在使用不正确的软件组件来控制网络组件。

为了检测从网络组件接收的配置数据中的差异，处理电路的另一方面被配置为检测控制管理器是否正在使用不正确的配置参数来控制网络组件。

为了检测从网络组件接收的配置数据中的差异，处理电路的另一方面被配置为检测控制管理器是否正在使用网络组件的不正确配置来解释从网络组件接收的信号。

在一个方面，篡改检测信号致使控制管理器暂停网络组件的操作，或者从与网络组件通信切换到与冗余网络组件通信。

在一个方面，基于配置数据与参考配置数据的比较，处理电路还被配置为检测从网络组件接收的配置数据中是否没有差异。

在这些情况下，处理电路被配置为在当网络组件处于操作模式时，监视由网络组件发送到控制管理器的数据的特征；基于与存储在数据库中的参考特征的比较，检测由网络组件发送的数据的特征中的差异；以及响应于检测到由网络组件发送的数据的特征中的差异，向控制管理器发送篡改检测信号，指示网络组件已被篡改。

在一个方面，由网络组件发送的数据的特征包括以下中的一个或更多个：信号模式；网络组件向控制管理器发送数据的速率；以及从网络组件向控制管理器发送的信号的类型。

在一个方面，网络组件包括传感器和致动器中的一个。