РОЗРОБКА МОДЕЛІ БЕЗПЕКИ ДЛЯ БАГАТОАГЕНТНОЇ МЕРЕЖІ В КІБЕРФІЗИЧНІЙ СИСТЕМІ
DOI:
https://doi.org/10.35546/kntu2078-4481.2025.1.2.11Ключові слова:
кіберфізична система, агент, конфігурація передачі сигналу, безпека фізичного рівня системи, мережаАнотація
У цьому дослідженні аналізуються сучасні кіберфізичні системи, що складаються з багатьох агентів, організованих у мережу. Однією з основних загроз для таких систем є атаки на фізичному рівні, зокрема перехоплення та підробка даних сенсорів, що може спричинити дестабілізацію або компрометацію системи. Кожен агент виконує роль основної структурної одиниці мережі, містить сенсори, актуатори та панель керування, що забезпечують взаємодію з фізичним середовищем та прийняття рішень у режимі реального часу. Ефективність кожного агента визначається набором ключових метрик, які дозволяють розраховувати його коефіцієнт корисності в рамках мережі. Основними параметрами для розрахунку є безпека, якість обслуговування та витрати.Ці параметри формуються на основі фізичних даних, отриманих із сенсорів, що забезпечує їхню адаптивність до змін у середовищі.Головною метою дослідження є розробка моделі безпеки для фізичного рівня системи, яка використовує Марківський процес прийняття рішень для оцінки ефективності мережі та вибору оптимальної стратегії безпеки. Оптимізація стратегії триває до досягнення найвищого показника ефективності, який обчислюється як зважена сума індивідуальних коефіцієнтів корисності агентів. Вагові коефіцієнти визначаються відповідно до конкретних вимог користувачів та умов експлуатації, що забезпечує гнучкість моделі для різних сценаріїв використання. Застосування методу навчання з підкріпленням в свою чергу дозволить системі аналізувати як індивідуальні, так і колективні потреби мережі та збільшувати ефективність на основі отриманих знань.Запропонована модель сприяє підвищенню рівня захисту та стабільності мережі в кіберфізичній системі, забезпечуючи баланс між якістю обслуговування, витратами та безпекою.
Посилання
Khan A. A., Rehmani M. H., Rachedi A. Cognitive-Radio-Based Internet of Things: Applications, Architectures, Spectrum Related Functionalities, and Future Research Directions. IEEE Wireless Communications. 2017. Vol. 24, no. 3. P. 17–25. URL: https://doi.org/10.1109/mwc.2017.1600404
A Survey of Optimization Approaches for Wireless Physical Layer Security / D. Wang et al. IEEE Communications Surveys & Tutorials. 2019. Vol. 21, no. 2. P. 1878–1911. URL: https://doi.org/10.1109/comst.2018.2883144
Transmit Antenna Selection for Security Enhancement in MIMO Wiretap Channels / N. Yang et al. IEEE Transactions on Communications. 2013. Vol. 61, no. 1. P. 144–154. URL: https://doi.org/10.1109/tcomm.2012.12.110670
Xu Z., Zhu Q. A cyber-physical game framework for secure and resilient multi-agent autonomous systems. 2015 54th IEEE Conference on Decision and Control (CDC), Osaka, 15–18 December 2015. 2015. URL: https://doi.org/ 10.1109/cdc.2015.7403026
Dynamic power allocation scheme with clustering based on physical layer security / T. Liu et al. IET Communications. 2018. Vol. 12, no. 20. P. 2546–2551. URL: https://doi.org/10.1049/iet-com.2018.5544
Energy Efficiency Analysis of Cooperative Jamming in Cognitive Radio Networks with Secrecy Constraints / F. Gabry et al. IEEE Wireless Communications Letters. 2015. Vol. 4, no. 4. P. 437–440. URL: https://doi.org/10.1109/ lwc.2015.2432802
Energy-efficient optimization for physical layer security in large-scale random CRNs / X. Xu et al. 2015 International Conference on Wireless Communications & Signal Processing (WCSP), Nanjing, China, 15–17 October 2015. 2015. URL: https://doi.org/10.1109/wcsp.2015.7341314
A Survey on Security and Privacy of 5G Technologies: Potential Solutions, Recent Advancements, and Future Directions / R. Khan et al. IEEE Communications Surveys & Tutorials. 2020. Vol. 22, no. 1. P. 196–248. URL: https://doi.org/ 10.1109/comst.2019.2933899
A Physical Layer Security Framework for Cognitive Cyber-Physical Systems / O. A. Topal et al. IEEE Wireless Communications. 2020. Vol. 27, no. 4. P. 32–39. URL: https://doi.org/10.1109/mwc.01.1900543
Joint optimization of QoS and security for differentiated applications in heterogeneous networks / Z. M. Fadlullah et al. IEEE Wireless Communications. 2016. Vol. 23, no. 3. P. 74–81. URL: https://doi.org/10.1109/mwc.2016.7498077
Principles of Physical Layer Security in Multiuser Wireless Networks: A Survey / A. Mukherjee et al. IEEE Communications Surveys & Tutorials. 2014. Vol. 16, no. 3. P. 1550–1573. URL: https://doi.org/10.1109/ surv.2014.012314.00178
