(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202111632491.8 (22)申请日 2021.12.28 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114338161 A (43)申请公布日 2022.04.12 (73)专利权人 山东省计算中心 （国家超 级计算 济南中心） 地址 250000 山东省济南市经十路东首 科 学院路19号 (72)发明人 杨明　吴法宗　王鑫　吴晓明　 杨美红　王春梅　陈振娅　穆超　 (74)专利代理 机构 北京集佳知识产权代理有限 公司 11227 专利代理师 赵菲(51)Int.Cl. H04L 9/40(2022.01) G06F 21/55(2013.01) (56)对比文件 CN 104537319 A,2015.04.2 2 WO 2019207652 A1,2019.10.31 CN 110633761 A,2019.12.31 CN 111817286 A,2020.10.23 Yang Jaygho on.A Controllable False Data Injection Attack for. 《IE EE》 .2021, 审查员 张颖 (54)发明名称 面向隐私保护的信息物理系统的攻击检测 方法及装置 (57)摘要 本申请公开了一种面向隐私保护的信息物 理系统的攻击检测方法、 系统、 装置、 设备及计算 机可读存储介质， 在传输监控终端采集的实时数 据时， 将基于差分隐私机制生 成的加噪聚合数据 进行预设非线性变换得到的待传输聚合数据通 过网络通信通道传输， 数据接收端对接收到的第 一聚合数据进行预设非线性变换的逆变换， 得到 第二聚合数据， 再根据第二聚合数据和基于卡尔 曼滤波对当前时刻 的聚合数据进行最优估计得 到最优估计值的估计残差进行攻击检测， 通过增 加实时聚合数据的随机性消减了由于差分隐私 机制引起的检测阈值过高， 导致错误数据注入攻 击者更容易注入攻击信号的问题， 从而获得更好 的检测率。 权利要求书2页 说明书12页 附图3页 CN 114338161 B 2022.08.16 CN 114338161 B 1.一种面向隐私保护的信息物理系统的攻击检测方法， 其特 征在于， 包括： 基于卡尔曼 滤波对当前时刻接收到的第一聚合数据进行最优 估计， 得到最优 估计值； 将接收到的所述第一聚合数据进行 预设非线性变换的逆变换， 得到第二聚合数据； 确定所述第二聚合数据与所述 最优估计值的估计残差； 若所述估计残差的绝对值大于预设阈值， 则确 认所述第 一聚合数据中包含攻击注入的 错误数据； 其中， 所述第 一聚合数据为将基于差分隐私机制将监控终端采集的实时数据转换为的 加噪聚合数据进行所述预设非线性变换得到的待传输聚合数据通过网络通信通道传输后 的数据。 2.根据权利要求1所述的攻击检测方法， 其特征在于， 将所述加噪聚合数据进行所述预 设非线性变换 得到所述待传输聚合数据， 具体为： 将所述加噪聚合数据乘以基于约定规则生成的非线性变换乘子得到所述待传输聚合 数据。 3.根据权利要求2所述的攻击检测方法， 其特征在于， 所述非线性变换乘子具体为由伪 随机数发生器生成的值； 所述伪随机数发生器的种子由约定数据生成。 4.根据权利要求3所述的攻击检测方法， 其特征在于， 所述约定数据具体包括信 息物理 系统的隐私预算和/或约定时变数据。 5.根据权利要求4所述的攻击检测方法， 其特征在于， 当所述聚合数据为 聚合用电数据 时， 所述约定时变数据具体为上一时刻的实时电价。 6.根据权利要求1所述的攻击检测方法， 其特征在于， 基于所述差分隐私机制将所述实 时数据转换为所述加噪聚合数据， 具体为基于下述公式得到： 其中， 为所述加噪聚合数据， ui,k为第i个所述监控终端的实时数据， Δf为全局敏感 度， Δf＝max(ui,k)， ε为所述信息物理系统应用的所述差分隐私机制的隐私预算， L(0,Δf/ ε )为服从拉普拉斯分布的噪声。 7.一种面向隐私保护的信息物理系统的攻击检测系统， 其特征在于， 包括系统控制器 和控制终端； 所述控制终端用于基于差分隐私机制将监控终端采集的实时数据转换为加噪聚合数 据， 对所述加噪聚合数据进行预设非线性变换得到待传输聚合数据， 将所述待传输聚合数 据通过网络通信通道发出； 所述系统控制器用于基于卡尔曼滤波对当前时刻接收到的第一聚合数据进行最优估 计， 得到最优估计值； 将自所述网络通信通道接 收到的所述第一聚合数据进行所述预设非 线性变换 的逆变换， 得到第二聚合数据； 确定所述第二聚合数据与所述最优估计值的估计 残差； 若所述估计残差的绝对值大于预设阈值， 则确认所述第一聚合数据中包含攻击注入 的错误数据。 8.一种面向隐私保护的信息物理系统的攻击检测装置， 其特 征在于， 包括：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114338161 B 2最优估计单元， 用于基于卡尔曼滤波对当前时刻接收到的第一聚合数据进行最优估 计， 得到最优 估计值； 逆变换单元， 用于将自网络通信通道接收到的所述第 一聚合数据进行预设非线性变换 的逆变换， 得到第二聚合数据； 检测单元， 用于确定所述第二聚合数据与所述最优估计值的估计残差； 若所述估计残 差的绝对值大于预设阈值， 则确认所述第一聚合数据中包 含攻击注入的错 误数据； 其中， 所述第 一聚合数据为将基于差分隐私机制将监控终端采集的实时数据转换为的 加噪聚合数据进行所述预设非线性变换得到的待传输聚合数据通过网络通信通道传输后 的数据。 9.一种面向隐私保护的信息物理系统的攻击检测设备， 其特 征在于， 包括： 存储器， 用于存 储计算机程序； 处理器， 用于执行所述计算机程序， 所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利 要求1至6任意一项所述 面向隐私保护的信息物理系统的攻击检测方法的步骤。 10.一种计算机可读存储介质， 其上存储有计算机程序， 其特征在于， 所述计算机程序 被处理器执行时实现如权利要求1至6任意一项所述面向隐私保护的信息物理系统的攻击 检测方法的步骤。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114338161 B 3