Geri Dön

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

  1. Tez No: 901559
  2. Yazar: ENİS KARA
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. MUSTAFA ŞİNASİ AYAS
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2024
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Karadeniz Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Elektrik Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 116

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

  1. 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

    İngilizce

    2022

    Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Nanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. BİHTER ZEYTUNCU GÖKOĞLU

    DOÇ. DR. HÜLYA CEBECİ

  2. 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

    İngilizce

    2022

    Şehircilik ve Bölge Planlamaİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kentsel Tasarım Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. GÜLDEN DEMET ORUÇ

  3. Su arıtım sistemlerinde antiskalant verimliliğinin incelenmesi

    Investigation of antiscalant efficiency in water treatment systems

    ASLAN TAŞ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    KimyaSelçuk Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HÜSEYİN KARA

  4. Güneş enerjili damıtıcılarda yeni bir ısı geri kazanım sisteminin performans analizi

    Performance analysis of a new heat recovery system in solar-powered water distilleries

    YASİN ÖZCAN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Makine MühendisliğiKarabük Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. EMRAH DENİZ

  5. Technical and economic feasibility of the concurrent desalination and boron removal process

    Ters ozmos uygulamasını kullanan eş zamanlı bor ve tuz ayırma prosesinin teknik ve ekonomik fizibilitesi

    SEDA KAYACI

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MEHMET GÖKTUĞ AHUNBAY