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电动汽车驱动 SiC器件 工商业光伏 ★ 5.0

Flash:基于联邦图学习的工业信息物理系统恶意Bash脚本检测

Flash: Federated Graph Learning-Based Malicious Bash Script Detection for Industrial Cyber–Physical Systems

作者 Pengbin Feng · Ning Xi · Jiong Jin · Jun Zhang · Jianfeng Ma
期刊 IEEE Transactions on Industrial Informatics
出版日期 2025年4月
技术分类 电动汽车驱动
技术标签 SiC器件 工商业光伏
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 工业信息物理系统 Linux系统 恶意bash脚本 联邦图学习 检测架构
语言:

中文摘要

工业信息物理系统给铁路运输、医疗保健和发电等传统行业带来了深刻变革。Linux 一直是智能设备使用最广泛的操作系统。它在实现高效管理的同时,也面临着来自网络空间利用漏洞的攻击。现有方法主要侧重于对 Linux 恶意软件二进制文件进行建模和检测,而很少关注防范来自 bash 脚本的攻击。在这项工作中,我们确定了工业信息物理系统中恶意 bash 脚本检测方法的两个关键属性,即“自动化与可扩展性”和“跨域联合”,并提出了一种基于联邦图学习的检测架构,即 Flash。该架构首先通过静态分析从 bash 脚本中提取命令流图。然后,采用词嵌入技术对 bash 命令的语义信息进行编码。接着,利用图注意力网络生成图嵌入。最后,在提取图嵌入后可部署横向联邦学习阶段。我们在由 1.1 万个恶意和 0.7 万个正常 bash 脚本文件组成的 bash 脚本基准数据集上进行了全面实验。实验结果表明,Flash 的准确率达到了 98.9%。

English Abstract

The industrial cyber–physical system brings profound revolutions to traditional industries, such as rail transportation, healthcare, and power generation. Linux has been the most widely used operating system for intelligent devices. It empowers efficient management while incurring vulnerability exploited attacks from cyberspace. Existing approaches mainly focus on modeling and detecting Linux malware binary files and pay little attention to preventing attacks from bash scripts. In this work, we identify two key attributions including automation and scalable and cross-domain joint for malicious bash script detection methods within industrial cyber–physical systems and present a federated graph learning-based detection architecture, namely, Flash. It first extracts command flow graphs from bash scripts by employing static analysis. Then, it adopts word embedding techniques to encode semantic information for bash commands. Next, it employs a graph attention network to generate graph embeddings. Finally, the horizontal federated learning stage could be deployed after the extraction of graph embeddings. We conduct comprehensive experiments on bash script benchmarks, which consist of 11 k malicious and 7 k normal bash script files. Experimental results show that the accuracy rate of Flash reaches 98.9% .
S

SunView 深度解读

从阳光电源业务视角来看,这项基于联邦图学习的恶意Bash脚本检测技术具有重要的战略价值。当前,我司的光伏逆变器、储能系统及智慧能源管理平台均采用Linux作为核心操作系统,在实现高效设备管理的同时,也面临着来自网络空间的安全威胁。传统安全方案主要针对二进制恶意软件,而忽视了Bash脚本这一重要攻击载体,这恰恰是工业信息物理系统的薄弱环节。

该技术的核心价值体现在三个方面:首先,98.9%的检测准确率为分布式能源设备提供了可靠的安全防护能力,这对于我司遍布全球的数百万台联网设备至关重要;其次,联邦学习架构允许在不暴露敏感数据的前提下进行跨区域协同防御,完美契合我司多地部署的储能电站和微电网系统的隐私保护需求;第三,基于命令流图和图注意力网络的检测机制具备良好的可扩展性,能够适应不断演进的攻击手段。

从应用前景看,该技术已达到工程化水平,可集成到我司的智慧运维平台中,构建主动防御体系。然而,实际部署仍面临挑战:工业现场设备计算资源受限,需要优化模型推理效率;联邦学习的通信开销可能影响实时性要求;此外,还需建立持续的威胁情报更新机制以应对零日攻击。

建议我司与研究团队开展深度合作,针对新能源场景定制化开发轻量级检测引擎,并将其纳入产品安全认证体系,以强化在高安全等级应用场景(如电网侧储能、轨道交通供电)的竞争优势。