Resilience Enhancement in Cyber-Physical Systems: A Multiagent-Based Framework

Januário, Filipa; Leitão, Jorge; Cardoso, Alberto; Gil, Paulo

doi:10.5772/intechopen.69356

Cited by 5 publications

(3 citation statements)

References 21 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…The proposed architecture for resilience enhancement is propped up on a distributed middleware, incorporating a MAS with the implementation of dedicated algorithms. The benefits of using agents within a distributed middleware framework has already been pointed out by the authors, although in a simplified way [45]. In the present work, that conceptual architecture is further extended, presenting the main agents and the underlying groups, which compose the framework, as well as their inherent functionalities.…”

Section: Resilient Architecturementioning

confidence: 80%

A Distributed Multi-Agent Framework for Resilience Enhancement in Cyber-Physical Systems

2019

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

Cyber-physical systems (CPSs) are nowadays an important component of most industrial infrastructures and materialize the integration of control systems with advanced information technologies. Commonly, they aggregate distinct communication platforms and networked devices or nodes with different capabilities and goals. The resulting increase in complexity has inevitably brought into playing new challenges, namely, on the physical world and cyber space. In these systems, the development and gaining of state awareness and how to deal with the inherent vulnerabilities of the overall system are essential and also challenging. In this paper, the problem of resilience enhancement in CPSs is addressed based on a hierarchical multi-agent framework that is implemented over a distributed middleware, in which each agent carries out specific tasks. Physical and cyber vulnerabilities are taken into account, and state and context awarenesses of the whole system are targeted. The proposed framework ensures a minimum level of acceptable performance in case of physical disturbances and malicious attacks, as demonstrated by experiments on an IPv6-based test-bed.

show abstract

Section: Resilient Architecturementioning

confidence: 80%

A Distributed Multi-Agent Framework for Resilience Enhancement in Cyber-Physical Systems

2019

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Bu araştırmaların önemli bir çoğunluğunun çizelgeleme, süreç planlama ve üretim sistemlerinin kontrolü üzerine olduğunun gözlenmiş olmasına rağmen, sadece birkaçının gerçek üretim ortamlarında uygulandığı gözlemlenmiştir. Bu programlarda, karmaşık etkileşimlerin, etmen tabanlı modelleme ve simülasyonu (ABMS), yazılım geliştirmede bir paradigma değişikliğini oluştururken [189], aynı zamanda, ABMS yaklaşımının, yalnızca karar/amaç odaklı alternatifleri analiz etme yeteneği sunması ile değil, aynı zamanda kullanıcı ve uygulayıcıların sosyal davranışını ve bireysel karar vermeyi modelleme olanağı sunması yönü ile yapay zekâ (AI) alanında da bir yazılım devriminin ortaya çıkmasını sağlamıştır [190][191][192]. Bu dönüşüm, birden fazla etmenin birlikte çalışmasına olanak sunan, çok etmenli sistemlere (MAS) duyulan ihtiyacın da artmasına yol açmıştır [193,194] Karmaşıklık, Rotolama, Büyük Ölçek, Enerji Tasarrufu, [120,121] karmaşıklığın azaltılması ve daha yüksek bir güvenilirlik oluşturulmasının gerek ve önemi düşünüldüğünde [195], ABMS'nın sağlayacağı katkı oldukça açıktır.…”

Section: Platformların Iş Birliği (Platform Interoperability)unclassified

IoT uygulamalarında çok etmenli sistemlerin (MAS) birlikte çalışabilirliğinin rolü: Akıllı üretim sistemlerindeki son gelişmeler üzerine bir araştırma

Uslu

2022

Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi

View full text Add to dashboard Cite

Çok Etmenli Sistemler (MAS), Nesnelerin İnterneti (IoT) uygulamaları içerisinde, akıllı nesnelerin etmenler (agent) olarak tasarlanması aracılığı ile birden çok akıllı cihazdan bilgilerin algılamasını, toplamasını, paylaşmasını, pekiştirilmesini ve revize edilmesini mümkün kılmaktadır. Çok etmenli sistemler ve ilgili araçlar, sistemlerin optimizasyonunda kullanılan paradigmalar için önemli değişikliklere katkıda bulunmakla birlikte, MAS hakkındaki mevcut literatür, IoT cihazlarının gelişmiş işbirliğini açıklayan modern dağıtılmış hesaplama yöntemlerini açıklamak için yeterli düzeyde değildir. Bu araştırma, IoT içerisinde yer alan akıllı cihazların, MAS teknolojisi ile birlikte çalışabilirliği hakkında kapsamlı bir araştırma sunmaktadır. Bu kapsamda, önce etmen tabanlı sistemler ve IoT teknolojisi hakkında genel bir bilgilendirilme sunularak, çok etmenli sistemler içerisinde birlikte çalışabilirliğin önemi ve üretim sistemleri özelinde çoklu etmen teknolojisinin, sensör verilerini yakalamadan karar vermeye kadar çeşitli amaçlarla nasıl kullanılabileceğini açıklanmıştır. Çok etmenli sistemlerde birlikte çalışabilirlik için geliştirilen ve üreticiden bağımsız olarak birbirini anlayabilen iki ana dil hakkında bilgilendirme sunulmuştur. MAS'in IoT tabanlı kablosuz sensör ağında (WSN'ler) veri toplama ve entegrasyonu açıklanmıştır. Akıllı üretim sistemlerinin tasarımında, MAS'in geliştirmeye açık alanları ve gelecekteki trendlerinde IoT uygulamasını ele almak, bu makalenin bir diğer katkısı olarak sunulmuştur. Araştırmanın, IoT ve MAS üzeride çalışan araştırmacılar, tasarımcılar ve yöneticiler için bir yol gösterici olması beklenmektedir.

show abstract

“…The discretized and linearized state-space model of the CSTR near the operating point is used to show the effectiveness of the approach. To improve the overall resilience of CPS, the authors in [23] propose a framework based on a distributed middleware that integrates a multiagent topology. The proposed framework is evaluated using a CPS simulator composed of a CSTR benchmark system model, a Wireless Sensor and Actuator Networks (WSAN) and additional remote devices, including a remote controller, a server where the model of the plant is running and an HMI.…”

Section: Related Workmentioning

confidence: 99%

Model-Based Risk Assessment for Cyber Physical Systems Security

Tantawy,

Erradi,

Abdelwahed

et al. 2020

Preprint

View full text Add to dashboard Cite

Traditional techniques for Cyber-Physical Systems (CPS) security design either treat the cyber and physical systems independently, or do not address the specific vulnerabilities of real time embedded controllers and networks used to monitor and control physical processes. In this work, we develop and test an integrated model-based approach for CPS security risk assessment utilizing a CPS testbed with real-world industrial controllers and communication protocols. The testbed monitors and controls an exothermic Continuous Stirred Tank Reactor (CSTR) simulated in real-time. CSTR is a fundamental process unit in many industries, including Oil & Gas, Petrochemicals, Water treatment, and nuclear industry. In addition, the process is rich in terms of hazardous scenarios that could be triggered by cyber attacks due to the lack of possible mechanical protection. The paper presents an integrated approach to analyze and design the cyber security system for a given CPS where the physical threats are identified first to guide the risk assessment process. A mathematical model is derived for the physical system using a hybrid automaton to enumerate potential hazardous states of the system. The cyber system is then analyzed using network and data flow models to develop the attack scenarios that may lead to the identified hazards. Finally, the attack scenarios are performed on the testbed and observations are obtained on the possible ways to prevent and mitigate the attacks. The insights gained from the experiments result in several key findings, including the expressive power of hybrid automaton in security risk assessment, the hazard development time and its impact on cyber security design, and the tight coupling between the physical and the cyber systems for CPS that requires an integrated design approach to achieve cost-effective and secure designs.

show abstract

Resilience Enhancement in Cyber-Physical Systems: A Multiagent-Based Framework

Cited by 5 publications

References 21 publications

A Distributed Multi-Agent Framework for Resilience Enhancement in Cyber-Physical Systems

A Distributed Multi-Agent Framework for Resilience Enhancement in Cyber-Physical Systems

IoT uygulamalarında çok etmenli sistemlerin (MAS) birlikte çalışabilirliğinin rolü: Akıllı üretim sistemlerindeki son gelişmeler üzerine bir araştırma

Model-Based Risk Assessment for Cyber Physical Systems Security

Contact Info

Product

Resources

About