مدل سازی در مهندسی

مدل سازی در مهندسی

پیش‌بینی بار مقاوم در برابر حملات یکپارچگی داده به خروجی پیش‌بینی‌کننده با بهره‌گیری از دفاع فعال مبتنی بر هدف متحرک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه سمنان
2 گروه قدرت، دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه سمنان
10.22075/jme.2026.42057.3072
چکیده
این مقاله، مسئله ارائه سیستم پیش‌بینی بار مقاوم در برابر حمله به خروجی مدل پیش‌بینی بار را مد نظر قرار داده است. به منظور آرام‌سازی حمله به خروجی مدل پیش‌بینی بار، مسئله بهینه‌سازی پیش‌بینی بار مقاوم در برابر حمله سایبری فرمول‌بندی شده است که مکانیزم دفاع فعال را دربر دارد. مکانیزم دفاع فعال براساس اصول دفاع از هدف متحرک، از ساختار کلیدزنی بهره می‌برد تا به صورت پیوسته و دینامیک، پیش‌بینی کننده کنونی را تغییر دهد و مانع از شناسایی موفق سیستم توسط حمله کننده گردد. پیش‌بینی‌ناپذیری سیستم پیش‌بینی بار پیشنهادی با اندازه‌گیری بزرگترین مولفه انتروپی اطلاعاتی که توسط کلیدزنی ایجاد می‌شود، کمی‌سازی می‌گردد. عامل DQN کلیدزنی را بر اساس بیشینه دقتی که پیش‌بینی کننده‌ها قادر به دستیابی به آن هستند و همچنین بیشینه پیش‌بینی‌ناپذیری، انجام می‌دهد. بدین ترتیب، موازنه مطلوب میان بهینگی دقت و پیش‌بینی‌ناپذیری حاصل می‌شود. نتیجه، یک مصالحه است که توسط وزن بهینه‌سازی تعیین می‌شود. وزن بهینه‌سازی، وزن اختصاص یافته به جمله پیش‌بینی‌ناپذیری در مسئله بهینه سازی است. بدون از دست رفتن کلیت مسئله، حمله یکپارچگی داده به خروجی پیش‌بینی‌کنندهANN اعمال گردیده است. نتایج شبیه‌سازی، مزیت روش پیشنهادی را در کاهش اثر حمله و به طور همزمان توجه به دقت پیش بینی نشان می‌دهد؛ نه صرفاً افزایش دقت چارچوب پیشنهادی نسبت به مدل‌های عاری از حمله. سیستم پیش‌بینی بار پیکربندی شده، در غیاب حمله کننده به خوبی عمل می‌نماید و در وجود حمله، اثر حمله را تخفیف می‌دهد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Resilient Load Forecasting Against Data Integrity Attacks on Predictor Outputs Through Active Moving Target Defense

نویسندگان English

somaye gharibshaiyan 1
Asghar Akbari Foroud 2
1 Electrical & computer faculty, Semnan university
2 Department of electrical engineering, Faculty of electrical & computer engineering, Semnan university
چکیده English

This paper addresses the problem of developing a resilient load forecasting system against attacks targeting the output of a load forecasting model. To mitigate attacks on the output of the load forecasting model, a cyber-attack-resilient load forecasting optimization problem is formulated that incorporates an active defense mechanism. Based on the principles of Moving Target Defense (MTD), the active defense mechanism employs a switching structure to continuously and dynamically change the currently active predictor, thereby preventing the attacker from successfully identifying the forecasting system. The unpredictability of the proposed load forecasting system is quantified by measuring the largest component of the information entropy generated by the switching mechanism. A Deep Q-Network (DQN) agent performs the switching based on maximizing the accuracy achievable by the predictors while simultaneously maximizing unpredictability. In this way, a desirable trade-off between forecasting accuracy and unpredictability is achieved. This trade-off is determined by an optimization weight, which represents the weight assigned to the unpredictability term in the optimization problem. Without loss of generality, a data integrity attack is applied to the output of the ANN predictor. Simulation results demonstrate the advantage of the proposed approach in mitigating the impact of the attack while simultaneously accounting for forecasting accuracy, rather than merely improving the accuracy of the proposed framework relative to attack-free models. The configured load forecasting system performs well in the absence of an attacker and mitigates the impact of the attack when an attacker is present.

کلیدواژه‌ها English

Load forecasting
cybersecurity
active defense mechanism
moving target defense
load forecasting against cyber attacks

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 05 آبان 1405

  • تاریخ دریافت 30 تیر 1405
  • تاریخ بازنگری 14 شهریور 1405
  • تاریخ پذیرش 29 شهریور 1405