因素分析法的油氣SCADA系統事前評價

李順鑫 曹謝東 趙夢輝 焦文麗

摘要 本文結合因素空間理論來研究油氣SCADA系統信息安全，得到了油氣SCADA系統事前信息安全評價因素模型，通過編程實現了基于因素空間的因素分析法，只要給出一系列事前因素分析表，并把其作為輸入就可以得到相對應的規則，再以代碼的形式將因素分析法中關聯出的規則添加到Matlab模糊邏輯工具箱中，對事前信息安全評價因素模型進行評價，最終通過Matlab軟件使因素分析法對該模型推理得到實現，為油氣SCADA系統信息安全防御的解決方法提供了一種新的思路。

【關鍵詞】油氣SCADA系統 信息安全評價 因素空間 因素分析法

油氣SCADA系統（即數據采集與監視控制系統）是我國油氣田工業控制系統的核心，它對油氣開采、集輸等環節的作用不言而喻，其安全性關乎到整個油氣田的生產運行。傳統的SCADA系統較為封閉，在工業控制系統開始大量使用互聯網技術后也變得更加開方，而針對工控系統的惡意攻擊也日益凸顯。

本文對油氣SCADA系統信息安全評價方法進行較為積極的探索，提出一種基于因素分析法的評價方法對油氣SCADA系統評價模型的事前因素進行評價，從而提高系統的安全性。

1 基于因素空間的因素分析法

因素分析法又稱為經驗分析法，可以從分析人員的知識和經驗中自動提取有用的知識規則，并對給定的因素分析表進行提取，獲取相應的推理規則。

假設SCADA信息系統安全評價相關規則已經由因素分析法推理出來，按照給定的因素分析表中因素的次序重新整理后，其形式如下.

由上述方式獲取相應的規則，將關聯出的規則加入模糊邏輯工具箱（Fuzzy logicbox）的規則庫中，形成具有專家知識推理功能的推理模型。本文選擇模糊邏輯工具箱中的Mamdani推理模型。

Mamdani模型通過事先掌握的一組推理規則實現從輸入到輸出的推理計算，從而建立準確的辨識系統，這里采用極小運算規則定義相關的模糊關系，例如規則：

2 因素分析推理評價的Matlab實現

本文以油氣SCADA系統事前評價為例，闡述了因素分析法推模型進行評價的相關過程。以因素分析表為操作對象，分析表中的每一條都為專家經驗且都是因素分析法的一個對象，例如fio"'f17是事前的條件因素。

將相應的輸入輸出變量添加到Matlab中，并為輸入輸出變量添加模糊隸屬函數，然后用Matlab相應代碼提取Excel中存放的規則，加入模糊邏輯工具箱（ fuzzy logic box）中。加入模糊規則的形式如圖1所示，這樣就可以構建基于因素分析法的事前評價Mamdani推理模型。

再加入事前已經做好的評價測試樣本，分為五個評價指標，假定輸入1為較好，輸入2為好，輸入3為中，輸入4為差，輸入5為較差。給定性輸入：[flo fll f12 f13 f14 f15 f16f17]=[2 5 2 3 4 2 1 1]，在Matlab中運行下即可己得到運行結果。

3 結論

本文以工業控制系統信息安全標準規范和專家經驗為基礎，使因素分析法運用在油氣SCADA系統信息安全評價上，為油氣SCADA系統信息安全提供了一個可描述的數學框架，事先給出了油氣SCADA系統信息安全事前評分表，評分表中的指標因素較為全面，通過編程實現了基于因素空間的因素分析法，并在此基礎上，將因素分析法關聯出的規則與Matlab模糊邏輯工具箱相結合，得到了因素分析法的Mamdani推理模型，將因素分析法運用到更多的因素評價中提供一種思路。

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