Cyber-Physical Systems (CPS) are formed through interconnected components capable of computation, communication, sensing and changing the physical world. The development of these systems poses a significant challenge since they have to be designed in a way to ensure cyber-security without impacting their performance. This article presents the Security Cost Modelling Framework (SCMF) and shows supported by an experimental study how it can be used to measure, normalise and aggregate the overall performance of a CPS. Unlike previous studies, our approach uses different metrics to measure the overall performance of a CPS and provides a methodology for normalising the measurement results of different units to a common Cost Unit. Moreover, we show how the Security Costs can be extracted from the overall performance measurements which allows to quantify the overhead imposed by performing security-related tasks. Furthermore, we describe the architecture of our experimental testbed and demonstrate the applicability of SCMF in an experimental study. Our results show that measuring the overall performance and extracting the security costs using SCMF can serve as basis to redesign interactions to achieve the same overall goal at less costs.


翻译:网络-物理系统(CMS)是通过能够计算、通信、感知和改变物理世界的相互连接的组成部分组成的,这些系统的开发是一项重大挑战,因为这些系统的设计必须确保网络安全,同时又不影响其性能。本篇文章介绍了安全成本模型框架,并附有一项实验研究,说明如何利用该框架衡量、正规化和汇总一个CPS的整体性能。与以往的研究不同,我们的方法使用不同的计量标准来衡量CPS的总体性能,并为将不同单位的计量结果标准化到一个共同成本单位提供了方法。此外,我们展示了安全成本如何从总体性能测量中提取,以便能够量化执行安全相关任务所强加的间接费用。此外,我们描述了实验性测试床的结构,并展示了SCMF在一项实验研究中的适用性。我们的结果显示,用SCMF衡量总体性能和提取安全成本可以作为重新设计互动的基础,以较低成本实现同一总体目标。

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