스마트 그리드에서의 희소 악의적 허위 데이터 주입 공격 및 방어 메커니즘

이 논문은 스마트 그리드의 광역 측정 및 모니터링 시스템에 대한 악의적 허위 데이터 주입 공격에 대해 논의한다. 첫째, 두 가지 전형적인 시나리오에 대해 희소 스텔스 공격을 구성하는 방법이 개발된다: 1) 임의의 측정값이 침해될 수 있는 무작위 공격; 2) 특정 상태 변수가 수정되는 표적 공격. 침해된 측정값의 수가 특정 값을 초과하면 스텔스 공격이 항상 존재할 수 있음이 이미 입증되었다. 이 논문에서는 이 값보다 훨씬 적은 수의 측정값을 수정함으로써 무작위로 탐지되지 않는 공격이 이루어질 수 있음을 발견했다. 악의적 공격으로부터 시스템을 보호하는 것은 특정 하위 집합의 측정값을 공격에 면역으로 만드는 방법으로 가능하다는 것이 잘 알려져 있다. 따라서 스텔스 공격에 대응하기 위해 보호할 측정값의 하위 집합을 신속하게 찾기 위한 효율적인 탐욕 검색 알고리즘이 제안된다. 이 탐욕 알고리즘은 조합적 복잡성 없이 브루트 포스 방법과 거의 동일한 성능을 갖는 것으로 나타났다. 셋째, 강력한 공격 탐지 방법에 대해 논의된다. 탐지 방법은 요소별 제약 조건을 도입하여 강력한 주성분 분석 문제를 기반으로 설계된다. 이 방법은 부분 관찰만 수집하더라도 실제 측정값과 공격을 식별할 수 있는 것으로 나타났다. 시뮬레이션은 IEEE 테스트 시스템을 기반으로 수행된다.