可信工业控制网络系统性能属性测度研究

本书以可信计算和可信网络理论为基础，针对工业控制网络的特点构建可信工业控制网络理论架构，兼顾控制和网络的综合协同研究策略，重点研究工业控制网络的安全性、可生存性和可控性等重要属性。针对工业控制网络系统的特点，将可信工业控制网络系统的可信属性分为安全性、可生存性和可控性;提出多态有奖Markov安全性度量方法，可定量度量其可用性、可靠性和单位时间内失败次数;建立了一种连续时间Markov可生存性定量测试模型，引入通用生成函数和层次分析法降低了模型计算复杂度，解决了模型的“状态爆炸”问题;同时也天然的形成了不同层次之间的量化信任链，为解决可信工业控制网络系统的可生存性定量度量问题提供了一种方案针对可信工业网络控制系统，提出了基于输出性能的可控性判别方法。针对可信工业网络平台，提出了基于复杂网络的可控性度量方法。针对可控性优化问题，提出了基于Markov决策过程的可控性优化模型和基于强化学习的可控性优化模型。本书可作为工业控制网络系统安全、可信计算和网络安全领域工程技术人员及高校学生的参考书。

前言
第1章绪论1
1.1研究背景和意义1
1.1.1工业控制系统概念和组成1
1.1.2工业控制网络系统安全现状2
1.1.3研究目的与意义3
1.2研究现状分析3
1.2.1可信计算理论的产生3
1.2.2可信理论研究现状4
1.2.3多态理论研究现状6
1.2.4工业控制网络系统风险评估标准研究现状7
1.3本书研究方法及研究内容7
1.4本书结构及逻辑关系9
第2章可信工业控制网络系统理论基础11
2.1可信计算的原理和实现11
2.2随机过程理论11
2.2.1随机过程简介11
2.2.2Markov模型12
2.2.3连续时间Markov模型14
2.2.4连续时间半Markov模型17
2.3有奖Markov模型21
2.3.1基本定义和模型描述21
2.3.2模型计算方法和步骤22
2.4通用生成函数24
2.4.1生成函数24
2.4.2通用生成运算符和通用生成函数26
2.4.3通用生成函数在工业控制网络性能分析中应用27
2.4.4工业控制网络系统性能定量评估29
第3章可信工业控制网络系统架构33
3.1彩虹计划与可信计算33
3.2可信计算环境的构建34
3.2.1可信计算环境的发展35
3.2.2可信网络连接36
3.2.3可信环境构建技术37
3.3可信网络的可信管理40
3.4可信工业控制网络体系结构41
3.4.1传统工业控制网络系统体系结构41
3.4.2传统工业控制网络系统安全措施42
3.4.3可信工业控制网络系统体系结构43
3.4.4可信工业控制网络系统网络协议实现45
3.5本章小结46
第4章可信工业控制网络系统安全性研究48
4.1工业控制网络系统安全性措施49
4.2工业控制网络系统安全性研究现状分析49
4.3工业控制网络系统可信测度模型51
4.3.1安全评估标准和度量方法51
4.3.2可信计算机系统评估准则和可信网络解释51
4.3.3工业控制网络系统参考模型51
4.3.4可信定量测度模型54
4.4多态有奖Markov安全性度量模型56
4.4.1基于可用性定量度量56
4.4.2基于失败次数的定量度量57
4.4.3基于可靠性定量度量58
4.4.4算例分析58
4.5本章小结66
第5章可信工业控制网络系统可生存性研究67
5.1可信工业控制网络的可生存性67
5.1.1网络系统可生存性的概念67
5.1.2工业控制网络系统可生存性定义68
5.2网络系统可生存性分析及评估69
5.2.1可生存性分析69
5.2.2可生存性评估69
5.3工业控制网络系统可生存技术70
5.3.1可生存性需求分析70
5.3.2可生存技术研究现状70
5.3.3可生存技术的实现72
5.4工业控制网络系统可生存性度量73
5.4.1可生存性度量模型74
5.4.2静态可生存性计算模型75
5.4.3多性能动态可生存性计算模型78
5.5本章小结84
第6章可信工业控制网络系统可控性研究85
6.1线性系统的可控性与可观性85
6.1.1线性定常连续系统的可控性87
6.1.2线性定常离散系统的可控性89
6.2复杂网络可控性91
6.2.1复杂网络的基本特征参数91
6.2.2复杂网络的基本模型92
6.2.3复杂网络的可控性判别94
6.3可信工业控制网络系统可控性94
6.3.1工业控制网络系统可控性度量95
6.3.2基于输出性能的可控性度量95
6.3.3基于复杂网络的可控性度量96
6.3.4基于Markov决策过程的可控性度量97
6.3.5基于强化学习的可控性度量与优化99
6.4本章小结106
第7章总结与展望107
参考文献109