| 研究課題/領域番号 |
17K14699
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| 研究機関 | 神戸大学 |
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研究代表者 |
若生 将史 神戸大学, システム情報学研究科, 講師 (50778587)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 制御システム / セキュリティ / DoS攻撃 / 量子化制御 |
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| 研究実績の概要 |
平成30年度は，サイバー攻撃の一種であるDoS攻撃下におけるネットワーク化システムの制御問題について研究を行った．本研究におけるDoS攻撃とは，ジャミングなどにより意図的に測定データや制御入力データのパケットロスを起こす攻撃のことである．従来の研究ではパケットロスを確率的なモデルで記述していたが，DoS攻撃の場合攻撃者がパケットロスを起こすかどうか自由に選択できるため，そのモデルが確率的になるとは限らない．本研究ではDoS攻撃を確定的な条件で特徴づけした．そして，その条件を満たす範囲でパケットロスが起こると仮定し，量子化制御の安定化問題を考えた．デコーダはパケットロスの発生をデータが正しく送られてきたどうかで検出できるが，エンコーダはそのように検出できない．そこでAck信号をデコーダからエンコーダに送ることで，エンコーダもパケットロスが起きたかどうか検出できるようにし，量子化則の1種であるズーミングイン，ズーミングアウト機構をDoS攻撃下でも機能するように拡張した．そして，この量子化則のもとで平衡点への収束とリアプノフ安定性を保証するための，攻撃時間の長さと攻撃頻度に関する十分条件を導出した．従来の量子化則では，各センサに対して分散的にエンコーダを設置するために，リアプノフ関数のレベル集合が用いられていた．しかし，パケットロスが起こりうる場合，閉ループシステムの状態がレベル集合から離れてしまう可能性がある．そのため，レベル集合を用いない量子化則を設計する必要がある．本研究では，閉ループシステムの状態がとりうる軌道を，行列の無限大ノルムを用いて解析することで，新たな量子化則を設計している．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
平成30年度は，DoS攻撃の下での量子化制御について研究を行った．近年，サイバー攻撃の下での制御手法の研究は数多くなされているが，提案手法のように量子化を考慮した研究は少ない．しかし，DoS攻撃が起こるようなネットワーク化制御系の場合，信号は量子化されているとする方が自然である．一方で，従来得られている量子化則をそのまま用いるとDoS攻撃の影響でシステム全体が不安定化しうる．本研究では，ズーミングイン，ズーミングアウト機構を拡張することで，期待通りの結果を得ることができた．
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| 今後の研究の推進方策 |
次年度は，当初の予定通り制御システムのプライバシーについて研究を行う．ここでは無線基地局の送信電力制御に焦点を当てる．無線基地局が送信電力を決定する際には，その基地局の近傍に存在するユーザーの数が必要になる．一方で，このユーザー数の情報が攻撃者に知られてしまうと，ユーザーの位置に関する情報が流出してしまう可能性がある．そこで，ユーザー数の情報を秘匿しながら無線基地局の送信電力を決定する手法を考案する．情報を一か所に集中させて制御する方法では，ユーザー数に関する情報を送信する必要があるため，その情報を完全には秘匿できない．そこで，今後の研究では分散最適化手法を用いてユーザー数の情報を外部に出すことなく最適な送信電力を計算する．
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