基于状态的工控协议Fuzzing测试技术

针对传统Fuzzing测试应用于工控系统存在测试覆盖率和有效性低、异常监测手段受限等不足,提出了一种基于状态的工控协议Fuzzing测试方法。该方法采用XML脚本对协议状态机进行描述,设计了基于协议状态机的测试序列生成算法PSTSGM,对被测对象进行状态引导以求达到更高的命中率和覆盖率。提出了基于心跳的异常监测与定位方法HFDLM,采用心跳探测和循环定位的方式,对被测嵌入式设备进行异常行为监测和异常用例定位。设计并实现了基于中间人代理的模糊测试原型系统SCADA-Fuzz,对电力SCADA系统进行了测试。实验结果表明,利用状态引导的测试能够有效发现安全漏洞。     

大规模BurstMode异步控制电路分解与综合

对于现有的Burst Mode异步控制电路综合方法而言,由于在状态归约与赋值阶段需要进行完备的状态空间搜索,面临状态空间爆炸问题,因此仅仅适用于中小规模控制电路.为了提高电路的综合规模,使得Burst Mode异步控制电路走向实用化,提出了一种新的大规模Burst Mode异步控制电路的综合方法:利用Burst Mode状态机所对应有向图的有向回路集合对状态机进行分解,得到相互独立的子状态机;对各子状态机进行调整,采用请求/应答信号实现相应子状态机之间的四段握手通信;设计接口状态机解决相应子状态机之间的仲裁问题.通过实例比较可知,该方法可以大幅度地提高综合规模,降低综合复杂度,减少综合时间.     

工业控制防危系统专家规则的管理

工控系统的防危过程需要一系列的合法动作来实现。选择使用有限状态机展示其防危过程,使用专家规则库管理蕴藏在有限状态机中的规则。对专家规则的管理涉及规则的编辑、优化、验证、保存等,编辑专家规则基于专家系统实现;专家规则的优化基于卡诺图实现;采用XML形式对专家规则进行保存。专家规则实例表明,采用这些技术管理专家规则准确而高效。     

基于HMM的私有协议自主学习方法

针对近年来工控网络中私有协议的广泛应用,给安全研究带来许多挑战。提出基于隐马尔科夫模型的私有协议自主学习方法,仅通过流量数据得到私有协议报文结构的有限状态机模型。针对Baum-Welch算法的缺点,采用因果状态分割重建算法求解私有协议的报文结构ε机模型,避免了局部最优和由于缺乏先验知识所产生的参数选择问题。并且通过公有协议FTP、Modbus TCP以及私有协议WDB RPC对方法的有效性进行了实验验证。最后讨论了下一步的研究方向。     

UML状态机的形式语义

许多大型系统在进行分析和设计时,均采用UML作为需求描述语言,尤其是一些对安全性要求较高的系统,更是广泛采用UML的动态行为描述机制--状态机来描述协议及控制机制.但是,由于UML没有形式化的动态语义,不利于对其所描述的需求进行形式化验证和证明.为了解决这一问题,采用以下方法为UML状态机构建形式语义.把UML状态机中的状态映射到一种项代数上,用归纳的状态项表示状态机的状态.然后,把状态项映射到一种加标记的变迁系统LTS上,LTS-状态是状态机的状态项,LTS-变迁是UML状态机的微步.最后,用Plotk     

基于有限状态机的界面流描述与设计

界面流是一组窗体的集合,它表示了窗体之间的关系.有限状态机是交互式系统设计分析中的一种数学模型,能够有效地表示一个动态系统的生存周期.由于界面流逻辑的复杂性,提出采用有限状态机进行描述.阐述了有限状态机的基本理论,并依据界面流的特点,对其进行了改进,增加了动作参数和窗体迁移的条件参数,丰富了有限状态机描述界面流的能力,最后给出了运用面向对象方法的有限状态机设计.     

基于文法推断的协议逆向工程

要深入了解网络中的各种应用过程,进而对这些应用进行自动分类、识别、跟踪和控制,首先就要获得代表这些应用会话过程的状态机.为此提出一种新的方法从采集的应用层数据中反推协议状态机.它采用基于差错纠正的文法推断方法,利用应用层协议交互过程中出现的标识符状态序列,逆向工程其协议状态机.为充分挖掘和发挥差错纠正的性能,提出了最佳路径匹配标准确定纠正路径,以及基于概率统计的异常入度区分及其剪枝的方法;通过去重的状态合并和相似行为意义的协议结构化简措施解决状态膨胀问题,从而获取最精简的协议状态机.通过在包含多种应用层协议的实际网络中的实验,验证了该方法的有效性.     

AML与面向对象建模

在面向对象建模中 ,状态机模型的继承是对象行为继承的重要组成部分 .为便于理解子类型的状态机模型与其父类型的状态机模型间的关系 ,我们研究了一种状态机模型及其继承的描述技术 ,从一定程度上解决了现有的状态机模型继承的描述技术中存在的一些问题 .本文在分析 AML中支持面向对象特征的主要设施的基础上 ,着重讨论了状态机模型的继承问题 .     

基于有限状态机的自动门控系统软件设计

采用有限状态机的方法设计了一种自动门控制系统软件,可实现自动门的可靠开闭和精确检测。本文介绍了自动门控系统控制及检测要求,给出了有限状态机的基本原理,建立了基于有限状态机的程序设计模型,给出软件设计的部分关键代码。单步调试及装车实测证明:有限状态机模型有助于规范化解决控制系统软件设计问题。     

内嵌脚本的组态软件策略模块设计与实现

针对于目前组态软件存在逻辑控制与算法开发功能不够完善的问题,提出了一种基于控制策略流程图和有限状态机(FSM)相结合的策略模块设计方法.该方法首先根据控制策略进行流程图绘制,采用有限状态机方法生成相应脚本,利用编译器进行解释执行实现控制策略.软件采用Visual C++平台开发,经该软件生成的系统可根据组态结果直接实现控制策略、实时曲线和工艺流程绘制等功能.最后通过对某回转窑控制系统组态,证明了设计的有效性.