Cross-Layer Design for Secure and Resilient Cyber-Physical Systems: A Decision and Game Theoretic Approach

ویرایش: 1st ed. 
نویسندگان: Quanyan Zhu. Zhiheng Xu  
سری: Advances in Information Security 81 
ISBN (شابک) : 9783030602505, 9783030602512 
ناشر: Springer International Publishing;Springer 
سال نشر: 2020 
تعداد صفحات: 215 
زبان: English 
فرمت فایل : PDF (درصورت درخواست کاربر به PDF، EPUB یا AZW3 تبدیل می شود) 
حجم فایل: 7 مگابایت 

قیمت کتاب (تومان) : 54,000



این کتاب یک طراحی چندلایه را برای دستیابی به امنیت و انعطاف پذیری برای CPS ها (سیستم های فیزیکی-سایبری) معرفی می کند. نویسندگان ابزارها و روش‌های فنی مختلف را برای ثبت ویژگی‌های مختلف بین لایه‌های سایبری و فیزیکی به هم متصل می‌کنند. بخش دوم این کتاب شکاف بین رمزنگاری و ابزارهای تئوری کنترل را پر می کند. این یک چارچوب سفارشی کنترل رمزنگاری را برای رسیدگی به امنیت و انعطاف پذیری در مشکلات کنترل و برآورد ایجاد می کند که در آن برون سپاری محاسبات امکان پذیر است. بخش سوم این کتاب شکاف بین تئوری بازی و تئوری کنترل را پر می‌کند و استراتژی‌های دفاعی امنیتی آگاه به تأثیر و استراتژی‌های کنترل انعطاف‌پذیر آگاهانه سایبری را توسعه می‌دهد.

با توسعه سریع شهرهای هوشمند، رشد فزاینده‌ای وجود دارد. نیاز به یکپارچه سازی سیستم های فیزیکی، از زیرساخت های مقیاس بزرگ تا سیستم های کوچک تعبیه شده، با ارتباطات شبکه ای. ادغام سیستم‌های فیزیکی و سایبری، سیستم‌های فیزیکی-سایبری (CPSs) را تشکیل می‌دهد که استفاده از اطلاعات دیجیتال و فناوری‌های کنترل را برای بهبود نظارت، بهره‌برداری و برنامه‌ریزی سیستم‌ها ممکن می‌سازد. علیرغم این مزایا، آنها در برابر حملات فیزیکی سایبری که هدف آنها آسیب رساندن به لایه فیزیکی از طریق شبکه سایبری است، آسیب پذیر هستند.

این کتاب همچنین از مطالعات موردی سیستم های مستقل، کنترل قطار مبتنی بر ارتباطات استفاده می کند. سیستم‌ها، تولید سایبری و سیستم‌های رباتیک برای نشان دادن روش‌های پیشنهادی. هدف این مطالعات موردی ایجاد انگیزه در خوانندگان برای اتخاذ دیدگاه سیستم چندلایه نسبت به مسائل امنیتی و انعطاف‌پذیری سیستم‌های بزرگ و پیچیده و توسعه راه‌حل‌های خاص دامنه برای رسیدگی به چالش‌های CPS است.

مجموعه راه‌حل‌های جامع برای طیف گسترده ای از چالش های فنی در سیستم های کنترل ایمن و انعطاف پذیر در این کتاب توضیح داده شده است (بسیاری از یافته های این کتاب برای هر کسی که در امنیت سایبری کار می کند مفید است). محققان، اساتید و دانشجویان سطح پیشرفته که در علوم و مهندسی کامپیوتر کار می کنند، این کتاب را به عنوان یک مرجع یا متن ثانویه مفید خواهند یافت. متخصصان صنعت و کارگران نظامی علاقه مند به امنیت سایبری نیز مایل به خرید این کتاب هستند.

This book introduces a cross-layer design to achieve security and resilience for CPSs (Cyber-Physical Systems). The authors interconnect various technical tools and methods to capture the different properties between cyber and physical layers. Part II of this book bridges the gap between cryptography and control-theoretic tools. It develops a bespoke crypto-control framework to address security and resiliency in control and estimation problems where the outsourcing of computations is possible. Part III of this book bridges the gap between game theory and control theory and develops interdependent impact-aware security defense strategies and cyber-aware resilient control strategies.

With the rapid development of smart cities, there is a growing need to integrate the physical systems, ranging from large-scale infrastructures to small embedded systems, with networked communications. The integration of the physical and cyber systems forms Cyber-Physical Systems (CPSs), enabling the use of digital information and control technologies to improve the monitoring, operation, and planning of the systems. Despite these advantages, they are vulnerable to cyber-physical attacks, which aim to damage the physical layer through the cyber network.

This book also uses case studies from autonomous systems, communication-based train control systems, cyber manufacturing, and robotic systems to illustrate the proposed methodologies. These case studies aim to motivate readers to adopt a cross-layer system perspective toward security and resilience issues of large and complex systems and develop domain-specific solutions to address CPS challenges.

A comprehensive suite of solutions to a broad range of technical challenges in secure and resilient control systems are described in this book (many of the findings in this book are useful to anyone working in cybersecurity). Researchers, professors, and advanced-level students working in computer science and engineering will find this book useful as a reference or secondary text. Industry professionals and military workers interested in cybersecurity will also want to purchase this book.

Front Matter ....Pages i-xvii
Front Matter ....Pages 1-1
 Introduction  (Quanyan Zhu, Zhiheng Xu)....Pages 3-7
 Cross-Layer Framework for CPSs  (Quanyan Zhu, Zhiheng Xu)....Pages 9-15
Front Matter ....Pages 17-17
 New Architecture: Cloud-Enabled CPS  (Quanyan Zhu, Zhiheng Xu)....Pages 19-24
 Secure and Resilient Design of Could-Enabled CPS  (Quanyan Zhu, Zhiheng Xu)....Pages 25-41
 Secure Data Assimilation of Cloud Sensor Networks  (Quanyan Zhu, Zhiheng Xu)....Pages 43-58
Front Matter ....Pages 59-59
 Review of Game Theory  (Quanyan Zhu, Zhiheng Xu)....Pages 61-70
 A Game-Theoretic Approach to Secure Control of 3D Printers  (Quanyan Zhu, Zhiheng Xu)....Pages 71-90
 A Game Framework to Secure Control of CBTC Systems  (Quanyan Zhu, Zhiheng Xu)....Pages 91-114
 Secure Estimation of CPS with a Digital Twin  (Quanyan Zhu, Zhiheng Xu)....Pages 115-138
 Introduction to Partially Observed MDPs  (Quanyan Zhu, Zhiheng Xu)....Pages 139-145
 Secure and Resilient Control of ROSs  (Quanyan Zhu, Zhiheng Xu)....Pages 147-175
Front Matter ....Pages 177-177
 Future Work in Security Design of CPSs  (Quanyan Zhu, Zhiheng Xu)....Pages 179-183
Back Matter ....Pages 185-212