Безопасность коммуникационных систем нового поколения в промышленностиSillabus

Fənn kodu

MS-1418-RU

Kredit

6

Tələbənin iş yükü

135

Semestr

Payız semestri

Akademik il

2

Fənnin tipi

Seçmə

Təhsil forması

Əyani

Tədris dili

Rus

Auditoriyadaxili saatlar

30 часов — лекции 15 часов — практические занятия

Auditoriyadan kənar saatlar

90 часов — самостоятельная работа 1 час — консультации

Дисциплина «Безопасность коммуникационных систем нового поколения в промышленности» направлена на формирование у студентов теоретических знаний и практических навыков в области современных промышленных коммуникационных систем, промышленных сетей и механизмов обеспечения их безопасности. В рамках дисциплины изучаются безопасность промышленных систем управления (ICS/SCADA), промышленных протоколов, технологий IoT и IIoT, защита сетевых архитектур, анализ киберугроз и векторов атак, механизмы контроля доступа, аутентификации, шифрования, мониторинга и обеспечения безопасности. Особое внимание уделяется управлению рисками в промышленных системах, обнаружению инцидентов и реагированию на них, обеспечению целостности и конфиденциальности данных, современным стандартам безопасности и вопросам киберзащиты промышленной инфраструктуры.

• mühazirə
• interaktiv müzakirə
• problem-based learning
• case study
• komanda işi

1. 1

   CLO 1: Описывать архитектуру и компоненты коммуникационных систем нового поколения в промышленности (Industry 4.0/5.0, IIoT, OT/ICS, SCADA, промышленные сети 5G), классифицировать типы угроз, направленных против этих систем, включая уязвимости протоколов, атаки на уровне устройств, нарушения сегментации сети и другие угрозы.

2. 2

   CLO 2: Формулировать исследовательские вопросы, связанные с угрозами промышленной коммуникационной инфраструктуре, выдвигать гипотезы относительно сценариев атак и разрабатывать методологические подходы к оценке рисков в условиях конвергенции OT и IT.

3. 3

   CLO 3: Систематически изучать международные стандарты безопасности промышленных коммуникационных систем (IEC 62443, NIST SP 800-82, стандарты ISA/IEC), академическую литературу и отраслевые отчёты, формируя на основе полученных знаний исследовательскую базу.

4. 4

   CLO 4: Применять соответствующие инструменты и методы для мониторинга трафика промышленных протоколов (Modbus, PROFINET, OPC UA, MQTT и др.), обнаружения сигнатур атак и анализа аномалий, а также обрабатывать и визуализировать полученные данные с использованием статистических методов.

5. 5

   CLO 5: Проектировать механизмы защиты промышленных коммуникационных систем, включая сегментацию сети, архитектуру нулевого доверия (Zero Trust), криптографические протоколы и безопасные решения для удалённого доступа, а также оценивать их эффективность.

6. 6

   CLO 6: Проводить технический и аналитический анализ реальных инцидентов в области промышленной кибербезопасности, включая атаки на критическую инфраструктуру и практические кейсы, структурированно оформлять результаты в виде научных отчётов или проектов и представлять их аудитории в устной и письменной форме.

7. 7

   CLO 7: Самостоятельно или в составе команды проводить исследования, разрабатывать проекты или диссертационные работы в области безопасности промышленных коммуникационных систем, соблюдая этические принципы, методологические стандарты, запрет на несанкционированные испытания критической инфраструктуры и требования к обеспечению операционной безопасности.

1. 1.
   Концепции Industry 4.0/5.0 и архитектура коммуникационных систем нового поколения в промышленностиMühazirə

   Изучаются основные принципы концепций Industry 4.0 и Industry 5.0, структурные и функциональные компоненты систем IIoT, OT/ICS и SCADA, современные архитектуры промышленных коммуникаций и конвергенция IT/OT. Рассматриваются вопросы выявления поверхностей атак, формирующихся в промышленных системах, и оценки связанных с ними рисков безопасности.

2. 2.
   Систематическая классификация угроз промышленным системам управления (ICS/SCADA)Mühazirə

   В рамках темы исследуются потенциальные киберугрозы, направленные против основных компонентов систем ICS/SCADA, включая программируемые логические контроллеры (PLC), удалённые терминальные устройства (RTU) и человеко-машинные интерфейсы (HMI). Изучаются классификация векторов атак, моделирование угроз, выявление уязвимостей и методы оценки возможного воздействия на промышленные системы управления.

3. 3.
   Уязвимости безопасности и векторы атак протокола ModbusMühazirə

   Изучаются принципы работы и особенности безопасности протоколов Modbus TCP и Modbus RTU. Рассматриваются ограничения протоколов в части механизмов аутентификации и конфиденциальности, манипулирование данными, передача несанкционированных команд и моделирование соответствующих сценариев атак.

4. 4.
   Проблемы безопасности систем PROFINET и PROFIBUSMühazirə

   Тема охватывает архитектуру промышленных коммуникационных протоколов PROFINET и PROFIBUS, механизмы обмена данными и особенности коммуникаций в реальном времени. Анализируются существующие проблемы безопасности, потенциальные векторы атак и подходы к защите промышленных сетей.

5. 5.
   Архитектура безопасности протокола OPC UA и оценка уязвимостейMühazirə

   Изучаются архитектура протокола OPC UA и его роль в обеспечении безопасной совместимости и взаимодействия между промышленными системами. Рассматриваются механизмы аутентификации, авторизации, шифрования, цифровой подписи и защищённых каналов связи. Анализируются потенциальные уязвимости протокола и результаты современных исследований в данной области.

6. 6.
   Проблемы безопасности MQTT и коммуникационных протоколов IIoTMühazirə

   Тема охватывает принципы работы протокола MQTT и особенности его применения в системах IIoT. Изучаются требования безопасности, связанные с аутентификацией, авторизацией, конфиденциальностью и целостностью данных в устройствах с ограниченными ресурсами, а также методы защиты коммуникационных систем на основе MQTT.

7. 7.
   Риски, возникающие вследствие конвергенции IT/OT, и стратегии сегментации сетейMühazirə

   Исследуются риски безопасности, возникающие в результате интеграции информационных технологий (IT) и операционных технологий (OT). Изучаются принципы определения границ безопасности между средами IT и OT, сегментации сетей, зонирования и построения защищённой архитектуры промышленных сетей на основе модели Purdue.

8. 8.
   Применение архитектуры нулевого доверия (Zero Trust) в промышленных коммуникационных системахMühazirə

   Тема охватывает основные принципы модели безопасности Zero Trust и возможности её применения в промышленных коммуникационных системах. Рассматриваются непрерывная аутентификация пользователей и устройств, принцип минимальных привилегий, контроль доступа, микросегментация, а также сравнительный анализ с традиционной моделью безопасности, основанной на сетевом периметре.

9. 9.
   Безопасность удалённого доступа к промышленным сетям Mühazirə

   Изучаются принципы организации безопасного удалённого доступа к промышленным сетям. Рассматриваются VPN, промежуточные серверы доступа (jump servers), многофакторная аутентификация и другие механизмы безопасного удалённого управления. Анализируются риски удалённого доступа и меры защиты на основе реальных инцидентов, произошедших в промышленных системах.

10. 10.
    Атаки программ-вымогателей (Ransomware) и их влияние на критическую инфраструктуруMühazirə

    Тема охватывает механизмы распространения атак программ-вымогателей в промышленных системах и системах критической инфраструктуры, а также их возможные последствия. Изучаются воздействие атак на среды IT и OT, риски остановки производственных процессов, реагирование на инциденты, резервное копирование и стратегии восстановления систем.

11. 11.
    Атаки на цепочки поставок (Supply Chain Attacks) в промышленных коммуникационных системахMühazirə

    Исследуются риски безопасности цепочек поставок, возникающие в результате взаимодействия промышленных систем с поставщиками программного обеспечения, оборудования, компонентов и услуг. Изучаются компрометация поставщиков, внедрение вредоносных компонентов в системы, управление рисками третьих сторон и превентивные меры безопасности.

12. 12.
    Обнаружение аномалий в промышленных коммуникационных системах: подходы машинного обученияMühazirə

    Тема охватывает применение методов машинного обучения для выявления нормального и аномального поведения трафика в промышленных сетях. Рассматриваются сбор и анализ сетевого трафика, выбор признаков, обнаружение аномалий и возможности применения различных алгоритмов в промышленной среде.

13. 13.
    Сравнительный анализ стандартов IEC 62443 и NIST SP 800-82Mühazirə

    Изучаются серия стандартов IEC 62443 и руководство NIST SP 800-82, посвящённые кибербезопасности промышленных систем автоматизации и управления. Проводится сравнительный анализ целей стандартов, принципов обеспечения безопасности, подходов к управлению рисками и особенностей их применения в промышленной среде.

14. 14.
    Промышленные сети 5G и аспекты безопасности решений Private 5GMühazirə

    Тема охватывает архитектуру промышленных сетей 5G и Private 5G, области их применения и коммуникационные возможности. Рассматриваются вопросы аутентификации, сегментации сети, защиты данных, безопасности устройств и потенциальных киберугроз в специализированной инфраструктуре 5G.

15. 15.
    Сравнительный анализ реальных атак на критическую инфраструктуру: Stuxnet, Industroyer и другие инцидентыMühazirə

    Изучаются документально подтверждённые примеры кибератак на критическую инфраструктуру и промышленные системы управления, включая инциденты Stuxnet и Industroyer. Анализируются применявшиеся методы атак, механизмы воздействия и последствия для промышленных систем. На основе полученного опыта определяются превентивные меры кибербезопасности.

1. Cyber Security of OT Networks: A Tutorial and Overview. Препринт arXiv, 2025. Обзор кибербезопасности OT-сетей, включая новую редакцию IEC 62443-2-1:2024.
2. Securing Industrial Control Systems and SCADA Networks: Protocol Weaknesses, Standards, Emerging Defenses, and Future Research Directions. Springer, 2025. Сравнительный анализ протоколов Modbus, DNP3, IEC 60870-5, PROFINET и IEC 61850.
3. IEC 62443-2-1:2024. Security Program Requirements for IACS Asset Owners. International Electrotechnical Commission, 2024.
4. IEC 62443-3-3. System Security Requirements and Security Levels. IEC/ISA.
5. NIST SP 800-82 Rev. 3. Guide to Operational Technology (OT) Security. National Institute of Standards and Technology.
6. Stouffer, K. et al. A Survey of Industrial Control Systems Security. Обзор исторических инцидентов, включая Stuxnet и Conficker.
7. Development of Industrial Cyber Security Standards: IEC 62443 for SCADA and Industrial Control System Security. IEEE.
8. What Is ICS (Industrial Control System) Security? Waterfall Security Solutions, технический обзор, 2024.