谢文军，付 晓，于振华，韩 林

(空军工程大学信息与导航学院，西安710077)

1 引言

信息物理融合系统(Cyber－Physical System，CPS)是一种集成计算、通信与控制功能的新型智能嵌入式系统，系统中计算进程和物理进程在开放环境下持续交互、深度融合，从而实现大规模物理系统的实时感知、远程精确控制和信息服务[1]，并在国防安全、航空航天、智能电网、医疗设备等多个领域得到了广泛应用。

不同于传统的计算机控制系统和传感器网络，首先，CPS是动态、自治、异构的复杂系统;其次，CPS包含传感器节点(Sensors)、执行器节点(Actuators)和控制器节点(Controllers)，各节点间通过有线或无线网络连接实现节点间的高效协作、精确控制、资源的动态组织与协调分配、体系结构重配置等功能[2]。CPS的最终目标是实现信息世界和物理世界的完全融合，构建一个可控、可信、可扩展且安全高效的 CPS网络，进而改变人与物理世界交互的方式[3]。

软件是CPS的灵魂，其在CPS中所起的作用也越来越大。由于CPS主要应用于安全关键系统中，生存环境恶劣，极易遭受感染与攻击，且其功能需求也在不断增加，导致CPS软件日趋庞大化、复杂化，并不可避免地产生了越来越多的缺陷及漏洞，这也使得CPS愈发脆弱，一旦系统失效或发生故障，将造成难以挽回的巨大损失。2010年爆发的“震网”病毒是首例针对工业控制系统的恶意代码，可突破CPS的物理域限制直接对物理世界中的工业设施造成破坏，伊朗核电站便因遭受“震网”攻击而被迫推迟发电;2012年，“火焰”(Flame)爆发，“火焰”能够使用服务器远程控制受感染的计算机，并通过录音、截图及记录网络消息等手段来盗取机密文件、联系人数据等重要信息[4]。……