面向智能微电网系统的基于图的网络威胁建模与风险评估框架

《Scientific Reports》：A graph-based cyber threat modeling and risk assessment framework for smart microgrid systems

　　

摘要

物联网（IoT）技术在智能微电网（SMG）中的集成提升了监控和控制能力，但也增加了面临网络物理威胁的风险。本文提出了一种基于图的智能微电网网络物理威胁建模与定量风险评估框架，该框架用于评估设备关键性、攻击传播及整体系统风险。微电网被建模为异构有向图，其中设备和通信链路与从 CVE/CVSS 信息中导出的漏洞、依赖性和通信暴露属性相关联。开发了数学公式来定义攻击风险指标，确定攻击成功率及其影响。该框架通过 24 小时智能微电网模拟、包括虚假数据注入（FDI）和拒绝服务（DoS）在内的网络攻击场景案例研究，以及随后的 IEEE 33 母线配电系统验证进行了评估。所提出的框架有助于模拟对智能微电网系统的攻击，并允许用户自动可视化攻击结果，例如攻击成功率、相关成本及其影响。它生成风险概况以及传播路径，用于未来微电网的安全导向规划，甚至在新技术实施之前对其进行测试。实验分析展示了通信基础设施内的高风险攻击路径、经济影响、韧性及缓解分析。所提出的框架为智能微电网环境中的漏洞评估、风险优先排序和网络安全规划提供了有效的决策支持工具。