論文の概要: Safety Graph: When Safety Responses Become Attack Surfaces in Cyber-Physical Systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.13086v1
- Date: Fri, 09 Oct 2026 06:40:17 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-10-13 04:06:29.433824
- Title: Safety Graph: When Safety Responses Become Attack Surfaces in Cyber-Physical Systems
- Title（参考訳）: 安全グラフ:サイバー物理システムにおける安全対応が攻撃対象になるとき
- Abstract要約: 本研究は, 新たな攻撃面を開放し, 横方向の移動範囲を大きく拡大できることを示す。
既存のフレームワークは、サイバーから物理へのエスカレーションをモデル化するが、これらのOT障害に対する安全応答が、情報技術層で新しいカスケードサイバー攻撃を誘発するメカニズムを提供しない。
提案する状態空間上での攻撃グラフ(AG)、障害木(FT)、イベント木(ET)の3つのパラダイムを統一する形式的なフレームワークであるセーフティグラフ(SG)を紹介する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 18.365112862271634
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Modern industrial control systems (ICS) are susceptible to cyber attacks triggering safety failures in the operational technology (OT) layer. The traditional way to mitigate any failure in OT is to implement safety responses. However, we show in this work that these responses can open up new attack surfaces, thereby vastly expanding the scope of lateral movement. Existing frameworks model cyber-to-physical escalation but provide no mechanism to reason about how these safety responses to OT-failures can trigger new cascading cyber attacks in the Information Technology (IT) layer. To enable such reasoning, we introduce Safety Graph (SG), a formal framework unifying three paradigms - Attack Graphs (AG), Fault Trees (FT), and Event Trees (ET) - over a shared propositional state space, capturing the full bidirectional IT-OT cascade. We provide a sound and complete compilation of SG to a classical AI planning problem, performing plan search using A* to find cross-layer cascade paths. Through a Web3D modeling and simulation of the Tennessee Eastman chemical process plant, which is a widely used chemical engineering benchmark serving as a standard for testing control, monitoring and fault propagation, we demonstrate that the planning compilation of SG automatically discovers safety-response-induced lateral movements, and identifies the responsible barriers that are unidentifiable under existing models. A complexity and scalability analysis characterizes how the planning compilation of SG scales with model size and cascade depth. To the best of our knowledge, SG is the first framework to formally model IT-OT attacks and enable operators to explore the problem of cyber attacks triggering cascading failures in ICS.
- Abstract（参考訳）: 現代の産業制御システム(ICS)は、運用技術(OT)層における安全上の障害を引き起こすサイバー攻撃の影響を受けやすい。
OTにおける障害を軽減する従来の方法は、安全応答を実装することです。
しかし,本研究では,これらの反応によって新たな攻撃面が開き,横方向の動きの範囲を大きく広げることができることを示す。
既存のフレームワークは、サイバーから物理へのエスカレーションをモデル化しているが、これらのOT障害に対する安全性の反応が、IT(Information Technology)層で新しいカスケードサイバー攻撃を誘発するメカニズムを提供していない。
このような推論を可能にするために、私たちは、Attack Graphs(AG)、Fault Trees(FT)、Event Trees(ET)という3つのパラダイムを統合する公式なフレームワークであるSafety Graph(SG)を、共有された命題状態空間上で導入し、完全な双方向IT-OTカスケードをキャプチャします。
我々は,従来のAI計画問題に対して,SGの健全かつ完全なコンパイルを行い,A*を用いた計画探索を行い,クロス層カスケード経路を求める。
制御,監視,故障伝播の標準として広く使用されている化学工学ベンチマークであるテネシー・イーストマン化学プロセスプラントのWeb3Dモデリングとシミュレーションを通じて,SGの計画コンパイルが安全応答による横動きを自動的に発見し,既存のモデルでは特定できない責任のある障壁を同定することを示した。
複雑性とスケーラビリティの分析は、SGの計画的コンパイルがモデルサイズとカスケード深さでどのようにスケールするかを特徴付ける。
我々の知る限りでは、SGはIT-OT攻撃を正式にモデル化し、ICSのカスケード障害を引き起こすサイバー攻撃の問題をオペレーターが調査できるようにする最初のフレームワークである。
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