Details

Научно-квалификационная работа посвящена обеспечению безопасности киберфизических систем (КФС) c развитой сетевой структурой в условиях деструктивных вмешательств. Выявлены факторы, осложняющие процесс обеспечения безопасности КФС. Проведен анализ распространенных атак на КФС, сделан вывод о влиянии таких атак на эффективность информационного обмена и, как следствие, на структурные характеристики системы. Для формализации задачи в работе предложено задавать КФС как граф: особенности развитой сетевой структуры КФС и параметры функционирования устройств выражены в виде атрибутов вершин графа, а свойства данных, передаваемых по каналам связи, определяются функциями, выполняемыми смежными устройствами. Разработан алгоритм отображения функционирующей КФС в абстрактный граф, учитывающий атаки на устройства системы. Для обнаружения атак на КФС разработан метод на основе поиска разладки в коэффициентах дискретного вейвлет-преобразования временных рядов, сформированных параметрами системы. Разработан подход к оценке структурных нарушений КФС, основанный на спектральном анализе моделирующего графа. Выделены свойства графа, влияющие на спектр и показывающие структурные нарушения КФС в ходе атакующих воздействий. Предложен метод адаптивной нейтрализации структурных нарушений КФС на основе модели NEC-DGT графовой искусственной нейронной сети. Разработана архитектура системы поддержаний структурной устойчивости КФС.

Graduate qualification work is devoted to ensuring the security of cyber-physical systems (CPS) with a complex network structure in the conditions of destructive influences. The factors that complicate the process of ensuring the security of the CPS are revealed. An analysis of common attacks on CPS was carried out, a conclusion was made about the impact of such attacks on the efficiency of information exchange and, as a result, on the structural characteristics of the system. To formalize the problem, it is proposed to set the CPS as a graph: the features of the network structure and the parameters of the operation of devices are expressed as attributes of the graph vertices, and the properties of data transmitted over communication channels are determined by the functions performed by adjacent devices. An algorithm has been developed for mapping a functioning CPS into an abstract graph that takes into account attacks on system devices. To detect attacks on CPS, a method has been developed based on the search for discord in the coefficients of the discrete wavelet transform of time series formed by the system parameters. An approach has been developed for assessing structural violations of the CPS, based on the spectral analysis of the modeling graph. The properties of the graph that affect the spectrum and show structural violations of the CPS during attacking influences are highlighted. A method for adaptive neutralization of CPS structural disturbances based on the NEC-DGT graph artificial neural network model is proposed. The architecture of the system for maintaining the structural sustainability of the CPS has been developed.