Безопасность промышленного интернета вещей (iiot)Syllabus

Subject code

MS-1408-RU

Credits

6

Student workload

80

Semester

Autumn semester

Academic year

2

Subject type

Elective

Form of education

Full-time

Language of instruction

Russian

In-class hours

30 часов — лекции; 15 часов — семинары

Out-of-class hours

40 часов — самостоятельная работа; 40 часов — аналитическая проектная работа или консультации

Дисциплина «безопасность промышленного интернета вещей (iiot)» изучает принципы обеспечения безопасности технологий интернета вещей (iot) и промышленных систем iiot, используемых на промышленных предприятиях. в рамках дисциплины рассматриваются архитектура iiot, датчики, исполнительные механизмы, промышленные сети, периферийные вычисления (edge computing), облачные технологии и особенности их взаимодействия. также изучаются методы выявления киберугроз и уязвимостей в системах iiot, аутентификация и управление доступом, шифрование данных, безопасные протоколы связи, сегментация сетей, мониторинг и обнаружение атак. особое внимание уделяется обеспечению конфиденциальности, целостности и доступности информации в промышленной среде, оценке рисков и повышению устойчивости инфраструктуры iiot к кибератакам.

• lecture
• seminar

1. 1

   CLO 1: Объяснять архитектуру iiot, её основные компоненты и различия между требованиями безопасности it- и ot-сред.

2. 2

   CLO 2: Определять активы, угрозы и уязвимости в заданном промышленном сценарии, оценивать риски с учётом вероятности их возникновения и возможных последствий.

3. 3

   CLO 3: Сравнивать подходы к защите устройств iiot, коммуникационных протоколов и сетей, обосновывать выбор соответствующих мер безопасности.

4. 4

   CLO 4: Анализировать меры мониторинга, реагирования на инциденты и восстановления в промышленной среде на основе заданного сценария.

5. 5

   CLO 5: Подготавливать аналитические отчёты и обоснованные рекомендации по безопасности iiot на основе надёжных источников, представлять полученные результаты.

1. 1.
   Введение в iiot и особенности промышленной безопасностиLecture

   Изучаются основные понятия и принципы промышленного интернета вещей (iiot), его отличия от традиционного интернета вещей (iot), а также особенности взаимодействия информационных (it) и операционных (ot) технологий. рассматриваются требования к доступности, целостности и безопасности физических производственных процессов.

2. 2.
   Архитектура iiot и основные компонентыLecture

   Рассматриваются архитектура iiot и функциональное назначение её основных компонентов: датчиков, исполнительных механизмов, программируемых логических контроллеров (plc), человеко-машинных интерфейсов (hmi), систем SCADA и промышленных шлюзов. изучаются принципы передачи данных и взаимодействия компонентов в промышленной инфраструктуре.

3. 3.
   Инвентаризация активов и классификация данныхLecture

   Изучаются методы выявления, учёта и классификации информационных и технологических активов в системах iiot. рассматриваются особенности управления промышленными устройствами, программным обеспечением, производственными данными и ответственностью за активы, а также определение требований к их защите.

4. 4.
   Угрозы и уязвимости в iiotLecture

   Рассматриваются основные киберугрозы и уязвимости промышленных систем iiot, включая использование слабых паролей, устаревшего программного обеспечения, неправильных конфигураций и несанкционированного доступа. изучаются потенциальные последствия кибератак для производственных процессов, оборудования и непрерывности деятельности предприятия.

5. 5.
   Оценка рисков в промышленной средеLecture

   Изучаются методы выявления, анализа и оценки рисков информационной безопасности в промышленных системах. рассматриваются вероятность возникновения угроз, масштаб потенциального ущерба, влияние инцидентов на персонал, оборудование и производственные процессы, а также принципы приоритизации рисков и выбора мер по их снижению.

6. 6.
   Промышленные коммуникации и безопасность протоколовLecture

   Рассматриваются особенности промышленных коммуникационных протоколов modbus/tcp и OPC ua, их назначение и применение в системах автоматизации. изучаются механизмы аутентификации, обеспечения целостности и шифрования данных, а также особенности защиты промышленного обмена информацией от перехвата, подмены и несанкционированного вмешательства.

7. 7.
   Mqtt и защита обмена данными в iiotLecture

   Изучаются принципы работы протокола mqtt, архитектура взаимодействия издателей, подписчиков и брокеров сообщений. рассматриваются применение tls, управление правами доступа, защита каналов передачи и обеспечение достоверности данных при обмене информацией между промышленными устройствами и информационными системами

8. 8.
   Сегментация сетей iiotLecture

   Рассматриваются принципы разделения it- и ot-сетей, организация зон безопасности, применение демилитаризованных зон (dmz) и построение многоуровневой защиты промышленной инфраструктуры. изучаются методы ограничения сетевых соединений, уменьшения поверхности атаки и предотвращения распространения угроз между сегментами сети.

9. 9.
   Идентификация и управление удалённым доступомLecture

   Изучаются методы идентификации промышленных устройств и пользователей, механизмы аутентификации и авторизации, принцип минимальных привилегий и многофакторная аутентификация (mfa). рассматриваются безопасная организация удалённого доступа, управление правами поставщиков и сервисных специалистов, а также контроль привилегированных учётных записей.

10. 10.
    Безопасность устройств и микропрограммного обеспеченияLecture

    Рассматриваются методы обеспечения безопасности промышленных устройств и встроенного программного обеспечения. изучаются безопасная конфигурация, проверка подлинности обновлений, технология безопасной загрузки (secure boot), защита интерфейсов управления и предотвращение несанкционированного физического доступа к оборудованию.

11. 11.
    Безопасность беспроводных соединений iiotLecture

    Изучаются особенности защиты беспроводных сенсорных сетей и каналов связи, используемых в промышленной среде. рассматриваются угрозы перехвата данных, подмены сообщений, радиоэлектронных помех и несанкционированного подключения устройств. анализируются методы защиты беспроводных коммуникаций и критерии выбора безопасных решений с учётом надёжности и производственных требований.

12. 12.
    Периферийные вычисления и интеграция с облачными системамиLecture

    Рассматриваются принципы применения периферийных вычислений (edge computing) и облачных технологий в инфраструктуре iiot. изучаются передача данных между устройствами, шлюзами и облачными платформами, безопасное хранение информации, управление доступом и распределение ответственности за защиту данных. анализируются риски интеграции локальных промышленных систем с облачной инфраструктурой.

13. 13.
    Мониторинг безопасности и обнаружение событийLecture

    Изучаются методы мониторинга промышленной инфраструктуры, регистрации событий, анализа журналов и выявления подозрительной активности. рассматриваются пассивный мониторинг сетевого трафика, настройка оповещений, анализ ложноположительных срабатываний и применение инструментов обнаружения угроз. особое внимание уделяется функциям центра мониторинга безопасности (soc) в промышленной среде.

14. 14.
    Реагирование на инциденты, резервное копирование и восстановлениеLecture

    Рассматриваются основные этапы реагирования на инциденты информационной безопасности: обнаружение, уведомление, анализ, локализация, устранение последствий и восстановление. изучаются принципы резервного копирования конфигураций и данных, восстановления работоспособности промышленных устройств, обеспечения непрерывности производства и координации действий при возникновении критических ситуаций.

15. 15.
    Стандарты и обоснование мер безопасности iiotLecture

    Изучаются международные стандарты и рекомендации по обеспечению безопасности промышленных систем, включая серию isa/iec 62443 и подходы nist. рассматриваются оценка соответствия требованиям безопасности, определение приоритетных мер защиты, выбор поставщиков оборудования и программного обеспечения, а также разработка комплексной концепции защиты инфраструктуры iiot на основе оценки рисков.

1. Stouffer, k. и др. guide to operational technology (ot) security. NIST SP 800-82 rev. 3, 2023. основной источник по архитектуре ot, рискам, защите сетей и мерам безопасности.
2. Fagan, m., megas, k. n., scarfone, k., smith, m. iot device cybersecurity capability core baseline. NISTIR 8259a, 2020. базовые требования к возможностям обеспечения кибербезопасности устройств iot.
3. Isa. isa/iec 62443 series of standards. официальный обзор серии стандартов. введение в оценку рисков, безопасность систем и компонентов. получение полных текстов стандартов может требовать отдельной лицензии.
4. Banks, a., briggs, e., borgendale, k., gupta, r. (ред.). MQTT version 5.0. стандарт oasis, 7 марта 2019 года. выбранные разделы, посвящённые основам протокола и вопросам безопасности.
5. Opc foundation. OPC 10000-2: OPC unified architecture — part 2: security model. официальная онлайн-документация. выбранные материалы по модели безопасности OPC ua.