This paper addresses the question whether model knowledge can guide a defender to appropriate decisions, or not, when an attacker intrudes into control systems. The model-based defense scheme considered in this study, namely Bayesian defense mechanism, chooses reasonable reactions through observation of the system's behavior using models of the system's stochastic dynamics, the vulnerability to be exploited, and the attacker's objective. On the other hand, rational attackers take deceptive strategies for misleading the defender into making inappropriate decisions. In this paper, their dynamic decision making is formulated as a stochastic signaling game. It is shown that the belief of the true scenario has a limit in a stochastic sense at an equilibrium based on martingale analysis. This fact implies that there are only two possible cases: the defender asymptotically detects the attack with a firm belief, or the attacker takes actions such that the system's behavior becomes nominal after a finite time step. Consequently, if different scenarios result in different stochastic behaviors, the Bayesian defense mechanism guarantees the system to be secure in an asymptotic manner provided that effective countermeasures are implemented. As an application of the finding, a defensive deception utilizing asymmetric recognition of vulnerabilities exploited by the attacker is analyzed. It is shown that the attacker possibly stops the attack even if the defender is unaware of the exploited vulnerabilities as long as the defender's unawareness is concealed by the defensive deception.


翻译:本文探讨这样一个问题:当攻击者侵入控制系统时,示范知识能否引导捍卫者做出适当的决定,当攻击者侵入控制系统时,示范知识能否引导其做出适当的决定。本研究报告中考虑的以模型为基础的防御计划,即巴耶斯防御机制,通过使用系统随机动态模型观察系统的行为,选择合理反应,利用系统随机动态模型、可开发的脆弱性和攻击者的目标。另一方面,理性攻击者采取欺骗性策略,误导捍卫者做出不适当的决定。因此,在本文中,他们的动态决策是作为一种随机的示意游戏来拟订的。它表明,在基于马丁格尔分析的平衡中,对真实情景的判断感是有限度的。这一事实表明,只有两种可能的情况:捍卫者以坚定的信念来观察系统的行为,或攻击者采取这样的行动,即系统的行为在有限的时间步骤之后变成象征性的。因此,如果不同的情景导致不同的质疑行为,那么巴耶斯防御机制就保证系统能够安全地掌握基于马丁格尔分析的认知感知觉觉觉觉觉觉觉觉觉意识。

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