Sécurité de la Commande Prédictive distribuée sous injection de données faussées

Security of Distributed Model Predictive Control under False Data Injection

• Auteur / Autrice : Rafael Accácio Nogueira
• Direction : Hervé Guéguen
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique, productique et robotique
• Date : Soutenance le 12/12/2022
• Etablissement(s) : CentraleSupélec
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques et sciences et technologies de l'information et de la communication (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d'Électronique et de Télécommunications (Rennes)
• Jury : Président / Présidente : Eric Bideaux
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : José Maria Maestre Torreblanca, Ionela Prodan, Romain Bourdais
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : José Maria Maestre Torreblanca, Ionela Prodan

Mots clés

Mots clés contrôlés

Faux

Mesures de sûreté

Objets coopérants (informatique)

Commande prédictive

Mots clés libres

Sécurité de systèmes cyber-physiques

Commande Prédictive distribuée

Injection de données faussées

Security of cyber-physical systems

Distributed Model Predictive Control

False Data Injection

Résumé

Les dispositifs informatiques sont partout, ils commandent systèmes de différentes échelles, dès drones de la taille d'une pièce aux systèmes de distribution d'énergie de la taille des pays. La mixture de ces dispositifs avec des systèmes physiques essentiels pour la vie quotidienne origine les systèmes cyber-physiques. Dépendant de l'échelle des systèmes, la computation est divisée en différents dispositifs, qui nécessitent de négocier pour trouver un consensus de la meilleure commande à être appliquée. La communication entre agents est d'extrême importance pour que le consensus soit achevé. Par contre, la négociation est sensible à déviations dans les valeurs échangées. An attaquant peut utiliser cette information pour influencer la négociation pour bénéficier un groupe d'agents. Cette thèse propose une étude de la conception de la commande de tels systèmes jusqu'à leur sécurité. Et après, on propose des méthodes pour sécuriser le système contre des attaques où l'agent malintentionné injecte de la fausse information pendant la négociation. La performance des méthodes est étudiée en utilisant des simulations d'un petit réseau de distribution de chaleur.

Computing devices are everywhere, controlling systems of different scales, from drones of the size of a coin to country-wise energy distribution grids. The amalgamation of these devices and the physical systems essential for our everyday lives originates the cyber-physical systems. Depending on their scale, the computation is divided into multiple computing devices, which need to negotiate to find a consensus of the best control to be applied. The communication among agents is vital for the consensus to be achieved. However, the negotiation is sensitive to deviations in the exchanged values. An attacker can use this information to influence the negotiation to benefit a group of agents. This thesis proposes a study from the conception of the control of such systems to its security. And then, we propose methods to secure the system from attacks where an ill-intentioned agent injects false data into the negotiation. The performance of the proposed methods is assessed through academic simulations of a small district heating network.