Su arıtma ve dağıtma sistemlerine yönelik optimal çekişmeli saldırı tasarımı ve savunma mekanizması
The design of optimal adversarial attacks and defense mechanisms for water treatment and distribution systems
- Tez No: 901559
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MUSTAFA ŞİNASİ AYAS
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Karadeniz Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Endüstriyel kontrol sistemlerinin güvenliğini artırmak amacıyla, su arıtma (SWaT) ve su dağıtma (WADI) sistemlerinde aykırılık tespiti üzerine odaklanılmıştır. Bu çalışmada, SWaT ve WADI sistemlerinde meydana gelebilecek aykırılıkları tespit etmek için CNN-LSTM modeli kullanılmaktadır. Modelin performansı kesinlik, duyarlılık, F1-skoru ve yanlış pozitif oranı gibi metriklerle değerlendirilmektedir. Tezin ikinci aşamasında, SWaT ve WADI sistemlerine yönelik eyleyici ve sensör saldırıları gerçekleştirilmiş, bu aşamada tek nokta, süreç bazlı ve tüm süreç saldırıları ayrıntılı olarak incelenmiştir. Süreç bazlı değişken ve sabit genlikli sensör saldırılarının etkileri de detaylandırılmıştır. Kural denetçisinin performansı analiz edilerek sistem güvenliğini artırmaya yönelik önemli bulgular elde edilmiştir. Çalışmanın özgün katkısı, optimize edilmiş çekişmeli makine öğrenmesi çerçevesi olan OptAML'nin geliştirilmesidir. Bu çerçeve, optimal pertürbasyonlar üreterek literatürde yüksek performans veren CNN-LSTM modelinin performansını düşürebileceğini ortaya koymaktadır. Çekişmeli eğitim (AT), savunma mekanizması olarak kullanılmıştır. AT, modelin performansını iyileştirmiş ve sistemin dayanıklılığını önemli ölçüde artırmıştır.
Özet (Çeviri)
The objective of this study is to enhance the security of industrial control systems by detecting anomalies in water treatment (SWaT) and water distribution (WADI) systems. To achieve this, a CNN-LSTM model is employed to identify potential anomalies in the SWaT and WADI systems. The performance of the model is evaluated using a set of metrics, including precision, recall, F1-score, and false positive rate. In the second stage of the thesis, a series of experiments were conducted to examine the efficacy of various types of attacks on SWaT and WADI systems. These experiments included single-point, process-based, and full-process attacks, as well as the analysis of the effects of process-based variables and constant amplitude sensor attacks. Additionally, the performance of the rule checker was analyzed to identify potential avenues for enhancing system security. This study makes a significant contribution to the field by developing OptAML, an optimized adversarial machine learning framework. This framework demonstrates that by generating optimal perturbations, it can degrade the performance of the CNN-LSTM model, which has previously demonstrated high performance in the literature. Adversarial training (AT) was used as a defense mechanism. AT improved the model's performance and significantly increased the system's robustness.
Benzer Tezler
- A Model for optimal design and operation of land treatment systems for oily wastes
Petrollü atıklar için toprakta arıtma sisteminin optimum tasarımı ve işletilmesine yönelik bir model
SEDAT KIVANÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
1998
Çevre MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. KAHRAMAN ÜNLÜ
- Development of interlayer based thin-film nanofibrous composite membranes adjusted by functionalized carbon nanotubes for effectual water purification
Etkili su arıtma için fonksiyonelleştirilmiş karbon nanotüplerle ayarlanan iç tabaka bazlı ince film nanolifli kompozit membranların geliştirilmesi
SEYEDEHNEGAR ARABI
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BİHTER ZEYTUNCU GÖKOĞLU
DOÇ. DR. HÜLYA CEBECİ
- Water sensitive urban design: A case study of Bahçelievler neighborhood in Balikesir
Suya duyarlı kentsel tasarım: Balıkesir Bahçelievler mahallesi için tasarım önerisi
SEVDE KEMANECİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Şehircilik ve Bölge Planlamaİstanbul Teknik ÜniversitesiKentsel Tasarım Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜLDEN DEMET ORUÇ
- Kentsel atıksuların geri kazanımı ve yeşil alanların sulanmasında yeniden kullanımı: Konya kenti örneği
Reuse of urban wastewaters treatment plant effluent and its application for of landscaped area irrigation: A case study in Konya (Turkey)
HATİCE KURTKULAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Çevre MühendisliğiSelçuk ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BİLGEHAN NAS
- Su arıtım sistemlerinde antiskalant verimliliğinin incelenmesi
Investigation of antiscalant efficiency in water treatment systems
ASLAN TAŞ