刘学君，张小妮，栾海英，李凯丽，苏 鹏，黎 杨，晏 涌，沙 芸

(1.北京石油化工学院 信息工程学院，北京 102617； 2.北京机械工业自动化研究所有限公司，北京 100120)

0 引言

随着互联网技术和计算机信息技术的逐渐成熟、工业生产规模的逐渐扩大，把互联网技术应用在工业控制系统当中已经成为一种普遍现象[1]。近年来网络攻击手段越来越多样化也越来越隐蔽，出现的工业控制系统攻击事件不断增多，生产过程的异常或故障造成重大的经济损失、环境灾难甚至人员伤亡，促使国内外十分关注控制系统的信息安全[2]。不同于传统IT网络着重研究网络层内的数据安全，工控系统强调的是物理层的信息[3]。一旦业务数据被篡改，就会对整个工控系统工作状态出现误判，因此，对工控系统业务数据攻击进行研究，有利于提高工控系统的安全性。目前该领域的研究是基于工控系统上位机的历史数据，采用状态监控和异常检测算法进行研究，如Amin等人[4]对水利灌溉SCADA建立被控系统状态模型进行研究以及Teixeira等人[5]对电力控制系统的研究，但是他们的研究对于周期性的隐蔽攻击效果有待提高。周期性攻击[6-8]是注入一定幅值的周期性信号，幅值会长时间里在小范围内波动并且低于工控系统的报警线，直接从数据上无法分辨，报警器也不会提示，但是此时从设备采集的业务数据是异常的。针对此类工控业务层数据中周期性攻击，本文采用小波变换和多尺度主成分分析，把数据分解到多个尺度进行检测。……