ADIS: Detecting and Identifying Manipulated PLC Program Variables Using State-Aware Dependency Graph

Zeyu Yang

doi:10.1109/TIFS.2025.3629569

ADIS: Detecting and Identifying Manipulated PLC Program Variables Using State-Aware Dependency Graph

2025-01-01

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DOI：10.1109/TIFS.2025.3629569

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工业控制系统网络集成的日益增强加剧了对可编程逻辑控制器（PLCs）的网络安全攻击风险。特别是，工业通信协议的弱认证机制使PLC程序变量容易受到篡改。现有的防御方法无法可靠地识别被篡改的变量，即使在检测到PLC程序篡改之后也是如此。为填补这一空白，我们提出了ADIS，一个跨域的攻击检测与识别系统，旨在检测和识别被篡改的PLC程序变量。基于一种新颖的状态感知图表示法来描述PLC程序，ADIS通过比较SCADA监控数据与PLC程序定义的控制逻辑来检测变量篡改。ADIS进一步通过排除检测到的异常中的级联故障，并根据状态感知依赖图中的边来追踪可疑变量，从而识别被可疑篡改的程序变量。我们在两个平台上实现了并评估了ADIS。结果表明，ADIS的检测攻击的真阳性率超过99%，假阳性率低于 $0.04{\unicode {0x2030}}$ 。此外，与基线方法相比，它成功地将被篡改的程序变量的识别可疑变量减少了高达71.3%。

Keyword:

Programmable logic controller

attack detection

attack identification

state-aware dependency

ADIS: Detecting and Identifying Manipulated PLC Program Variables Using State-Aware Dependency Graph

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