• 한국컴퓨터정보학회논문지
• /
• 제28권5호
• /
• pp.57-66
• /
• 2023

본 논문에서는 Enterprise 네트워크 이외 환경에서의 공격 그래프 연구 중 최근 5년간 가장 많이 연구된 사이버-물리 시스템(CPS) 환경에 대한 공격 그래프 연구 동향을 살펴보고, 기존 연구의 한계와 앞으로 나아갈 방향을 분석한다. 최근 5년간 발표된 공격 그래프 논문 150여 편 중 35편이 CPS 환경을 대상으로 하고 있으며, 본 논문에서는 CPS 환경의 보안 측면 특징을 살펴보고, 대상 연구들을 이러한 특징들에 따라 물리 시스템 모델링 여부와 네트워크 단절 구간에 대한 고려 여부의 두 가지 관점으로 분류 및 분석한다. 본 논문에서 소개한 20편의 논문 중 절반이 CPS 환경의 특징을 제대로 반영하지 못하며, 나머지 절반의 연구가 물리 시스템 모델링과 네트워크 단절 구간 중 하나씩을 다루고 있다. 본 논문에서는 이러한 상황을 바탕으로 CPS 환경에서의 공격 그래프 연구가 직면한 어려움을 진단하고 이에 따라 앞으로의 CPS 환경 공격 그래프 연구는 국가주도 연구, 공개된 상용 시스템을 대상으로 한 연구가 주를 이룰 것으로 분석한다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
• /
• 제16권7호
• /
• pp.2257-2285
• /
• 2022

Cyber-physical systems (CPS) have been growing exponentially due to improved cloud-datacenter infrastructure-as-a-service (CDIaaS). Incremental expandability (scalability), Quality of Service (QoS) performance, and reliability are currently the automation focus on healthy Tier 4 CDIaaS. However, stable QoS is yet to be fully addressed in Cyber-physical data centers (CP-DCS). Also, balanced agility and flexibility for the application workloads need urgent attention. There is a need for a resilient and fault-tolerance scheme in terms of CPS routing service including Pod cluster reliability analytics that meets QoS requirements. Motivated by these concerns, our contributions are fourfold. First, a Distributed Non-Recursive Cloud Model (DNRCM) is proposed to support cyber-physical workloads for remote lab activities. Second, an efficient QoS stability model with Routh-Hurwitz criteria is established. Third, an evaluation of the CDIaaS DCN topology is validated for handling large-scale, traffic workloads. Network Function Virtualization (NFV) with Floodlight SDN controllers was adopted for the implementation of DNRCM with embedded rule-base in Open vSwitch engines. Fourth, QoS evaluation is carried out experimentally. Considering the non-recursive queuing delays with SDN isolation (logical), a lower queuing delay (19.65%) is observed. Without logical isolation, the average queuing delay is 80.34%. Without logical resource isolation, the fault tolerance yields 33.55%, while with logical isolation, it yields 66.44%. In terms of throughput, DNRCM, recursive BCube, and DCell offered 38.30%, 36.37%, and 25.53% respectively. Similarly, the DNRCM had an improved incremental scalability profile of 40.00%, while BCube and Recursive DCell had 33.33%, and 26.67% respectively. In terms of service availability, the DNRCM offered 52.10% compared with recursive BCube and DCell which yielded 34.72% and 13.18% respectively. The average delays obtained for DNRCM, recursive BCube, and DCell are 32.81%, 33.44%, and 33.75% respectively. Finally, workload utilization for DNRCM, recursive BCube, and DCell yielded 50.28%, 27.93%, and 21.79% respectively.

• 정보보호학회지
• /
• 제29권2호
• /
• pp.29-35
• /
• 2019

CPS(Cyber Physical System)에 대한 사이버 공격이 다양해지고 고도화됨에 따라 시그니쳐에 기반한 악성행위 탐지는 한계가 있어 기계학습 기반의 정상행위 학습을 통한 비정상행위 탐지 기법이 많이 연구되고 있다. 그러나 CPS 보안 연구는 보안상의 이유로 CPS 데이터가 주로 외부에 공개되지 않으며 또한 실제 비정상행위를 가동 중인 CPS에 실험하는 것이 불가능하여 개발 기법의 검증이 어려운 문제가 있다. 이를 해결하기 위해 2015년 SUTD(Singapore University of Technology and Design)의 iTrust 연구소에서 SWaT(Secure Water Treatment) 테스트베드를 구성하고 36가지의 공격을 수행한 데이터셋을 공개하였다. 이후 국 내외에서 SWaT 테스트베드 데이터를 사용하여 다양한 보안 기법을 검증한 연구결과가 발표되고 있으며 CPS 보안에 기여하고 있다. 따라서 본 논문에서는 SWaT 테스트베드 데이터 및 SWaT 테스트베드 데이터에 기반한 비정상행위 탐지 연구를 분석한 내용을 설명하고, 이를 통해 CPS 비정상행위 탐지 설계의 주요 요소를 분석하여 제시하고자 한다.

• 전기전자학회논문지
• /
• 제24권2호
• /
• pp.669-672
• /
• 2020

본 논문에서는 사이버물리시스템에 대한 사이버공격 경호위협 중 지능형건물관리시스템(IBS)을 중심으로 발생할 수 있는 사이버공격의 특성과 주요 위협 시나리오를 분석했다. 분석한 결과 일반적으로 예측이 가능한 위협에 대해 공격의 성공 가능성을 낮추는 것이 현실적인 공격의 대응방법이 되는 것으로 판단하였고, 구체적인 대응방안으로는 다계층 방어시스템의 적용과 보호대상 시스템에 대한 사이버안전진단 사전점검, 이동식 보안관제 시스템과 같은 방안들을 제시하였다.

• Journal of Internet Technology
• /
• 제22권4호
• /
• pp.903-911
• /
• 2021

As cyber-attacks on Cyber-Physical System (CPS) become more diverse and sophisticated, it is important to quickly detect malicious behaviors occurring in CPS. Since CPS can collect sensor data in near real time throughout the process, there have been many attempts to detect anomaly behavior through normal behavior learning from the perspective of data-driven security. However, since the CPS datasets are big data and most of the data are normal data, it has always been a great challenge to analyze the data and implement the anomaly detection model. In this paper, we propose and evaluate the Clustered Deep One-Class Classification (CD-OCC) model that combines the clustering algorithm and deep learning (DL) model using only a normal dataset for anomaly detection. We use auto-encoder to reduce the dimensions of the dataset and the K-means clustering algorithm to classify the normal data into the optimal cluster size. The DL model trains to predict clusters of normal data, and we can obtain logit values as outputs. The derived logit values are datasets that can better represent normal data in terms of knowledge distillation and are used as inputs to the OCC model. As a result of the experiment, the F1 score of the proposed model shows 0.93 and 0.83 in the SWaT and HAI dataset, respectively, and shows a significant performance improvement over other recent detectors such as Com-AE and SVM-RBF.

• 한국시뮬레이션학회논문지
• /
• 제33권2호
• /
• pp.1-11
• /
• 2024

사이버물리시스템은 제조 환경의 물리적 시스템과 가상 공간을 연결하여 시뮬레이션을 가능하게 하는 기술이다. 이 기술의 주요 과제 중 하나는 두 환경 간 원활한 통신을 구현하는 것으로 복잡한 제조 공정에서는 다양한 제조설비의 프로토콜에 대응할 수 있어야 하며, 다수의 데이터를 지연과 오류 없이 송수신할 수 있어야 한다. 이에 본 연구에서는 실시간 시뮬레이션 가능한 사이버물리시스템 구성을 위한 에이전트 모델 구성 방법을 제안한다. 이를 위해 데이터 수집부를 독립된 에이전트 모델로 설계한 후, 이를 기존 시뮬레이션 도구와 효과적으로 통합하여 전체 구조를 개발하였다. 제안한 구조에 대한 구동검증과 신뢰성 파악을 위해 실제 스마트 의류생산 마이크로 팩토리 시스템의 여러 장비와 연동하여 데이터 수집 기능에 대한 실증을 수행했다. 실증은 데이터 수집 주기와 관련된 데이터 지연과 및 데이터 결측에 대한 실험을 진행하였다. 결과적으로 제안된 CPS 구성 방법은 비교적 큰 통신 지연 없이 다양한 내부 데이터 수집과 다양한 장비의 데이터 포맷 및 통신 프로토콜에 적용 가능한 유연성을 보여주며, 비교적 간단하게 CPS 구성을 가능하게 한다. 따라서 제조 업계에서 혁신을 촉진하고 생산 라인의 효율성을 향상시키며, 유지보수 비용을 절감하는 데 도움이 될 것으로 기대된다.

• 시스템엔지니어링학술지
• /
• 제11권2호
• /
• pp.95-105
• /
• 2015

Manufacturing Execution System(MES) is in charge of manufacturing execution in the shop floor based on the inputs given by high level information such as ERP, etc. The typical MES implemented is not tightly interconnected with shop floor control system including real (or near real) time monitoring and control devices such as PLC. The lack of real-time interfaces is one of the major obstacles to achieve accurate and optimization of the total performance index of the shop floor system. Smart factory system in the paradigm of Industry 4.0 tries to solve the problems via CPS (Cyber Physical System) technology and FILS (Factory In-the-Loop System). In this paper, we conducted Systems Engineering Approach to design an advanced MES (namely Smart MES) that can accommodate CPS and FILS concept. Specifically, we tailored Systems Engineering Process (SEP) based on an International Standard formalized as ISO/IEC 15288 to develop Stakeholders' Requirements (StR), System Requirements (SyR). The deliverables of each process are modeled and represented by the SysML, UML customized to Systems Engineering. The results of the research can provide a conceptual framework for future MES that can play a crucial role in the Smart Factory.

• 정보화정책
• /
• 제27권4호
• /
• pp.67-84
• /
• 2020

본 연구는 4차 산업혁명의 핵심인 5G CPS內 통신설비 인프라, R&D 및 관련 법제를 기반으로 스마트시티 서비스 활성화 정책을 제시한다. 5G CPS는 ICT 핵심기술(인공지능, 산업인터넷, 빅데이터, 클라우드), 통신설비(관로, 전주, 광케이블, 국사), 물리시스템(스마트시티: 교통, 에너지, 워터, 빌딩, 사회기반시설 등)의 융합이다. 본 연구는 5G CPS의 통신설비, 클라우드 기반 물리시스템 분야 스마트시티 도메인을 대상으로 신서비스 창출 활성화를 위해서는 설비규모 기준 통신법 분류체계 개선, 통신설비 인프라의 국가주도 구축과 장기투자, 신서비스 활성화 지향의 스마트시티법 개편, 그리고 Data analytics R&D 정책지원 확대가 필요함을 제시한다.

• 디지털콘텐츠학회 논문지
• /
• 제19권2호
• /
• pp.293-300
• /
• 2018

본 연구에서 4차 산업 시대에서의 보안의 트랜드 변화와 보안위협, 4차 산업 시대의 보안 시스템 등 4차 산업 시대의 보안 시스템에 대해서 나타내었다. 4차 산업 시대는 ICT에서 IoT로 CPS보안으로 위협요소가 변화되며, 이에 따른 보안 패러다임 변화와 보안 시스템도 변화하여야 한다. 특히 CPS 보안을 해결하기 위해서는 환경적 보안과 관리적 보안이 더 중요하다. 4차 산업 시대 보안은 개별시스템에 대한 맞춤형 보안으로 변화하여야 제품 생산 설계에서 하드웨어와 소프트웨어가 융합된 보안 기술이 개발 초기부터 변화하여야 한다고 제안한다. 4차 산업의 보안 시스템은 네트워크와 같은 단일 시스템에서의 보안 시스템에서 개별시스템으로 다양한 기기들과 플랫폼들을 수용할 수 있는 보안 시스템으로 CPS 보안 시스템으로 설계 및 구현을 제안한다.

• Journal of Computational Design and Engineering
• /
• 제3권4호
• /
• pp.363-369
• /
• 2016

Cyber Physical System (CPS) and Internet of Things (IoT) are hot objects of interest as an extension of the embedded system. These interactive products and systems contain Mobile Devices which are most popular and used most frequently. Also these have been widely used from the control of the Nuclear Power Control System (NPCS) to IoT Home Service. Information & Communication Technology (ICT) topics of trend fused-complex current Information Technology (IT) and Communication Technology (CT) are closely linked to real space and virtual space. This immediately means the arrival of the ultra-connected society. It refers to a society in which various objects surrounding the human innovation and change in the social sector are expected through the connection between the data which are to be generated. In addition, studies of Tool-kit for the design of such systems are also actively pursued. However, only increased cooperation and information sharing between the physical object consists of a variety of machinery and equipment. We have taken into consideration a number of design variables of the high barriers to entry about the product. In this study, It has been developed a Web-based collaboration framework which can be a flexible connection between macroscopically virtual environment and the physical environment. This framework is able to verifiy and manage physical environments. Also it can resolve the bottlenecks encountered during the base expansion and development process of IoT (Internet of Things) environment.