ارزیابی جامع و مقایسه ای قابلیت اطمینان در شبکه های هوشمند و سنتی با رویکرد ترکیبی مارکوف-مونت کارلو

سیستم های قدرت مدرن، با گذار از ساختارهای سنتی به شبکه های هوشمند، به مجموعه هایی پیچیده و چندوجهی مبدل شده اند که در آن ها، زیرساخت های فیزیکی با لایه های پیشرفته ی سایبری درهم تنیده اند. این تکامل، هرچند مزایا و فرصت های انکارناپذیری به همراه داشته، اما به موازات آن، چالش های نوینی را نیز در حوزه ی قابلیت اطمینان و امنیت به وجود آورده است. وابستگی عمیق به زیرساخت های سایبری، سیستم قدرت را در برابر طیف جدیدی از تهدیدات از جمله حملات بدخواهانه، نفوذ سایبری و خرابی های اطلاعاتی، آسیب پذیر ساخته و منجر به تشدید پدیده هایی نظیر انتشار خطا و خرابی های آبشاری گردیده است. با در نظر گرفتن این چالش ها، روش های ارزیابی سنتی قابلیت اطمینان که صرفا بر اجزای فیزیکی و مدل های دوحالته متمرکز بودند، کارایی خود را از دست داده اند. مقاله حاضر در پاسخ به این خلا پژوهشی، به توسعه و اعتبارسنجی یک چارچوب تحلیلی نوآورانه و یکپارچه جهت ارزیابی جامع و مقایسه ای قابلیت اطمینان در سیستم های قدرت سایبری-فیزیکی و سنتی، تحت تاثیر همزمان خرابی های طبیعی و حملات هدفمند می پردازد. دستاورد اصلی این تحقیق، توسعه یک الگوریتم ترکیبی دوسطحی است که به شکلی هوشمندانه، مدل های مارکوف را جهت مدل سازی و تعریف حالات سیستم و شبیه سازی مونت کارلو را به منظور ارزیابی عملکرد آن، با یکدیگر ترکیب می کند. این الگوریتم بر روی سیستم آزمون RBTS توسعه یافته با زیرساخت سایبری پیاده سازی و تحت چهار مجموعه سناریوی تحلیلی ارزیابی شده است. نتایج شبیه سازی ها نشان می دهد قابلیت اطمینان شبکه هوشمند در شرایط تهدید یکسان، برتری جزئی بر شبکه سنتی دارد؛ اما اگر هوشمندسازی منجر به افزایش سطح کلی تهدیدات شود، شبکه سنتی مطمئن تر عمل می کند. همچنین یافته ها حاکی از حساسیت شدید سیستم قدرت به حملات علیه بخش تولید (به ویژه نیروگاه های یکپارچه) نسبت به خطوط انتقال است.

کلیدواژه ها:

شبکه هوشمند ، حمله سایبری ، ارزیابی قابلیت اطمینان ، مدل مارکوف ، شبیه سازی مونت کارلو