李順鑫 曹謝東 趙夢輝 焦文麗

摘要 本文結(jié)合因素空間理論來研究油氣SCADA系統(tǒng)信息安全，得到了油氣SCADA系統(tǒng)事前信息安全評價(jià)因素模型，通過編程實(shí)現(xiàn)了基于因素空間的因素分析法，只要給出一系列事前因素分析表，并把其作為輸入就可以得到相對應(yīng)的規(guī)則，再以代碼的形式將因素分析法中關(guān)聯(lián)出的規(guī)則添加到Matlab模糊邏輯工具箱中，對事前信息安全評價(jià)因素模型進(jìn)行評價(jià)，最終通過Matlab軟件使因素分析法對該模型推理得到實(shí)現(xiàn)，為油氣SCADA系統(tǒng)信息安全防御的解決方法提供了一種新的思路。

【關(guān)鍵詞】油氣SCADA系統(tǒng) 信息安全評價(jià) 因素空間 因素分析法

油氣SCADA系統(tǒng)（即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)）是我國油氣田工業(yè)控制系統(tǒng)的核心，它對油氣開采、集輸?shù)拳h(huán)節(jié)的作用不言而喻，其安全性關(guān)乎到整個油氣田的生產(chǎn)運(yùn)行。傳統(tǒng)的SCADA系統(tǒng)較為封閉，在工業(yè)控制系統(tǒng)開始大量使用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)后也變得更加開方，而針對工控系統(tǒng)的惡意攻擊也日益凸顯。

本文對油氣SCADA系統(tǒng)信息安全評價(jià)方法進(jìn)行較為積極的探索，提出一種基于因素分析法的評價(jià)方法對油氣SCADA系統(tǒng)評價(jià)模型的事前因素進(jìn)行評價(jià)，從而提高系統(tǒng)的安全性。

1 基于因素空間的因素分析法

因素分析法又稱為經(jīng)驗(yàn)分析法，可以從分析人員的知識和經(jīng)驗(yàn)中自動提取有用的知識規(guī)則，并對給定的因素分析表進(jìn)行提取，獲取相應(yīng)的推理規(guī)則。

假設(shè)SCADA信息系統(tǒng)安全評價(jià)相關(guān)規(guī)則已經(jīng)由因素分析法推理出來，按照給定的因素分析表中因素的次序重新整理后，其形式如下.

由上述方式獲取相應(yīng)的規(guī)則，將關(guān)聯(lián)出的規(guī)則加入模糊邏輯工具箱（Fuzzy logicbox）的規(guī)則庫中，形成具有專家知識推理功能的推理模型。本文選擇模糊邏輯工具箱中的Mamdani推理模型。

Mamdani模型通過事先掌握的一組推理規(guī)則實(shí)現(xiàn)從輸入到輸出的推理計(jì)算，從而建立準(zhǔn)確的辨識系統(tǒng)，這里采用極小運(yùn)算規(guī)則定義相關(guān)的模糊關(guān)系，例如規(guī)則：

2 因素分析推理評價(jià)的Matlab實(shí)現(xiàn)

本文以油氣SCADA系統(tǒng)事前評價(jià)為例，闡述了因素分析法推模型進(jìn)行評價(jià)的相關(guān)過程。以因素分析表為操作對象，分析表中的每一條都為專家經(jīng)驗(yàn)且都是因素分析法的一個對象，例如fio"'f17是事前的條件因素。

將相應(yīng)的輸入輸出變量添加到Matlab中，并為輸入輸出變量添加模糊隸屬函數(shù)，然后用Matlab相應(yīng)代碼提取Excel中存放的規(guī)則，加入模糊邏輯工具箱（ fuzzy logic box）中。加入模糊規(guī)則的形式如圖1所示，這樣就可以構(gòu)建基于因素分析法的事前評價(jià)Mamdani推理模型。

再加入事前已經(jīng)做好的評價(jià)測試樣本，分為五個評價(jià)指標(biāo)，假定輸入1為較好，輸入2為好，輸入3為中，輸入4為差，輸入5為較差。給定性輸入：[flo fll f12 f13 f14 f15 f16f17]=[2 5 2 3 4 2 1 1]，在Matlab中運(yùn)行下即可己得到運(yùn)行結(jié)果。

3 結(jié)論

本文以工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和專家經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，使因素分析法運(yùn)用在油氣SCADA系統(tǒng)信息安全評價(jià)上，為油氣SCADA系統(tǒng)信息安全提供了一個可描述的數(shù)學(xué)框架，事先給出了油氣SCADA系統(tǒng)信息安全事前評分表，評分表中的指標(biāo)因素較為全面，通過編程實(shí)現(xiàn)了基于因素空間的因素分析法，并在此基礎(chǔ)上，將因素分析法關(guān)聯(lián)出的規(guī)則與Matlab模糊邏輯工具箱相結(jié)合，得到了因素分析法的Mamdani推理模型，將因素分析法運(yùn)用到更多的因素評價(jià)中提供一種思路。

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