Blockchain has recently been depicted as a secure protocol for information exchange in cyber-physical microgrids. However, it is still found vulnerable to consensus manipulation attacks. These stealth attacks are often difficult to detect as they use kernel-level access to mask their actions. In this paper, we firstly build a trusted and secured peer-to-peer network mechanism for physical DC microgrids' validation of transactions over Distributed Ledger. Secondly, we leverage from a physics-informed approach for detecting malware-infected nodes and then recovering from stealth attacks using a self-healing recovery scheme augmented into the microgrid Blockchain network. This scheme allows compromised nodes to adapt to a reconstructed trustworthy signal in a multi-hop manner using corresponding measurements from the reliable nodes in the network. Additionally, recognizing the possible threat of denial-of-service attacks and random time delays (where information sharing via communication channels is blocked), we also integrate a model-free predictive controller with the proposed system that can locally reconstruct an expected version of the attacked/delayed signals. This supplements the capabilities of Blockchain, enabling it to detect and mitigate consensus manipulation attempts, and network latencies.


翻译:区块链近期被描述为信息物理微电网中信息交换的安全协议。然而,该协议仍易受共识操纵攻击的影响。此类隐蔽攻击通常难以检测,因其利用内核级访问权限掩盖自身行为。本文首先构建了一个可信安全的点对点网络机制,用于物理直流微电网在分布式账本上进行交易验证。其次,我们利用基于物理信息的方法检测受恶意软件感染的节点,并通过嵌入微电网区块链网络的自愈恢复方案从隐蔽攻击中恢复。该方案允许受损节点利用网络中可靠节点的对应测量值,以多跳方式自适应重构可信信号。此外,针对拒绝服务攻击和随机时延(即通信信道被阻断导致信息共享受阻)的潜在威胁,我们还在所提系统中集成了一种无模型预测控制器,可本地重构受攻击/延迟信号的预期版本。这增强了区块链的能力,使其能够检测并缓解共识操纵企图及网络延迟。

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