книги хакеры / Вопросы кибербезопасности

ной инфраструктуры микросетей осуществляет сбор,

ционные технологии становятся уязвимыми для атак,

передачу и обработку информации о функциониро-

если уязвимые части, такие как интерфейсы управ-

вании микросетей. Данные отображаются в виде

ления, каналы передачи данных и удаленные порты

информации о мониторинге и измерений, команд

отладки, не защищены должным образом. Устройства

управления, а также конфигураций микросети (напри-

IoT, подключенные к общедоступной сети и сети элек-

мер, схема сети, протокол связи, настройки устрой-

трических систем одновременно, могут быть и кана-

ства). Система SCADA получает измерения в режиме

лами, через которые могут быть выполнены кибера-

реального времени и выдает команды диспетчерско-

таки [21, 22]. Благодаря быстрому развитию телеком-

го управления на полевые устройства. Основываясь

муникационных систем IoT может взаимодействовать

на измерениях в реальном времени, собранных си-

с беспроводными сенсорными сетями (WSN), радио-

стемой SCADA, приложение EMS выполняет набор

частотной идентификацией (RFID), микросетями в лю-

функций для обеспечения безопасности, надежности,

бой форме. Возникновение рисков кибербезопасно-

экономичности, устойчивости и эффективности функ-

сти - это неизбежная проблема, которую необходимо

ционирования микросетей.

решать при применении IoT. Если проблема не реша-

Датчики и исполнительные механизмы внутри по-

ется должным образом, злоумышленники воспользу-

левых устройств представляют собой интерфейсы

ются дефектами и уязвимостями устройств или объек-

между информационно-коммуникационной инфра-

тов, а затем могут нарушить целостность, доступность

структурой и компонентами технологической части

и конфиденциальность данных, используемых при

КФЭС. Датчики устанавливаются для мониторинга и

управлении микросетями и, тем самым, нарушить их

измерения физических процессов в режиме реально-

функционирование через глобальную сеть IoT.

го времени, что способствует улучшению ситуацион-

Сообщество микросетей может быть уязвимо для

ной осведомленности для управления микросетями и

следующих угроз кибербезопасности:

своевременному обнаружению неисправностей или

——Угрозы, влияющие на качество информацион-

отказов силового оборудования. Датчики охватыва-

ных потоков при управлении микросетями.

ют различные типы измерительных приборов, такие

——Угрозы, влияющие на системное оборудование

как устройства синхронизированных векторных из-

и подключенные устройства.

мерений (PMU) WAMS, RTU системы SCADA и интел-

——Угрозы, влияющие коммуникационную сеть.

лектуальные счетчики (IEC) AMIS (AMI - это интегриро-

Для эффективного управления микросетями не-

ванная система интеллектуальных счетчиков, систем

обходимы потоки данных SCADA, WAMS, AMIS требу-

управления данными и сетей связи, которые обеспе-

емого качества [23]. С позиций кибербезопасности

чивают двустороннюю связь между коммунальными

информационные потоки, используемые при управле-

службами и потребителями).

нии должны удовлетворять следующим требованиям:

Коммуникационная сеть может представлять со-

——Доступность относится к гарантии того, что дан-

бой разнородное объединение проводных систем, та-

ные доступны и своевременны. Доступностью

ких как оптоволокно и кабели, и беспроводных сред,

данных характеризуется полнотой и требует,

таких как микроволновые и инфракрасные техноло-

чтобы данные измерений были без потерь и

гии. В дополнение к связи с локальными полевыми

своевременными, т.е. доставленными с допу-

устройствами центр управления обычно подключает-

стимыми задержками для быстрой адаптации к

ся к внешним источникам информации, включая Ин-

изменяющимся условиям в критических обсто-

тернет и другие центры управления.

ятельствах.

Внешние источники обмена информацией для ми-

——Целостность означает обеспечение достовер-

кросетей в составе ЭСо включают устройства, подклю-

ности данных. Достоверность требует точности

ченные к Интернету вещей (IoT) (интеллектуальные

и синхронизации по времени измерений в

устройства, которые обеспечивают доступ к данным/

пределах допустимых ошибок без нарушения

управлению через Интернет), сигналы регулирования

последовательности поступления данных. При

частоты и т.д. Чем больше добавляется возможностей

оценке точности необходим учет такого факто-

по приему и обработке различного рода информации

ра, как согласованность измерений. Достовер-

из внешних источников, тем более уязвимо сообще-

ность данных должны сохраняться на протяже-

ство к киберугрозам. Это связано с тем, что интеллек-

нии всего их жизненного цикла, включая сбор

туальные счетчики и другие передовые коммуника-

датчиками, передачу по каналам связи, анализ

40

Вопросы кибербезопасности. 2023. № 3(55)

тивирус, обнаружение кибератак, программное

который может положительно повли-

обеспечение брандмауэра, кодирование и т.д.);

ять на безопасность соседних объектов.

——аппаратные средства автоматизированных си-

Каждый объект

находится под угрозой ,

стем микросетей (брандмауэры, маршрутиза-

которая может негативно повли-

торы, коммутаторы, шлюзы для защиты сети от

ять на безопасность соседних объектов. Для любой

нелегального обмена данными и т.д.);

микросети

со своими собственными угрозами

——выбор оптимального маршрута связи [25].

и эффективной защитой необходимо определить по-

Для обеспечения кибербезопасности микросетей

лучаемую полезность,

связанную с X и D. На основе

необходимо наличие ресурсов для каждой микросети.

вероятности (1) и (2) она определиться как

При взаимодействии микросетей важно минимизиро-

вать влияние ошибок и сбоев в результате кибератак

(3)

на информационную систему одной микросети на

функциональность информационных систем осталь-

Функции π ( )

ных микросетей. Для сохранения свойств кибербезо-

представляют собой прибыль от ре-

пасности сообщества микросетей предлагается ми-

ализации защиты на основе располагаемого уровня

кросети объединять в коалиции. Анализ возможных

кибербезопасности ,

– функция возможных по-

коалиций методами теории игр позволит найти реше-

следствий (ущербов) кибератак в каждой микросети

DOI:10.21681/2311-3456-2023-3-37-49

41

42

Вопросы кибербезопасности. 2023. № 3(55)

в кооперативной игре необходимо, чтобы выполнялся

является распределение выигрыша в соответствии с

ряд свойств [15]. В частности, потребуем, чтобы игра

вектором Шепли. Решение по вектору Шепли следует

была

принципу утилитаризма и распределения выигрыша

а) супераддитивной. Это гарантируется выполнени-

по труду.

ем свойств (7), (8);

Для

рассматриваемого

случая

,

б) существенной:

вектор Шепли ω

распределяет выигрыш в

(10)

коалиции следующим образом:

.

В этом случае можно гарантировать существова-

ние решения – распределения общего выигрыша ко-

(11)

алиции между ее участниками, которое будет Парето

,

улучшать выигрыш каждого игрока коалиции относи-

тельно независимых действий по обеспечению защи-

ты от киберугроз вне кооперации. Одним из возмож-

где

– значение выигрыша коалиции K без

ных решений существенной, супераддитивной игры

участника .

Уровень/

диапазон

Описание

изменения

Опасность возникновения отказов и сбоев в энергетическом сообществе высокая в ре-

Низкий

зультате кибератак на микросеть. Сочетание отказов компонентов и/или ошибок функци-

ональности информационно-коммуникационной инфраструктуры может привести к значи-

тельным нарушениям функционирования сообщества микросетей.

В результате кибератаки на микросеть возможны незначительные сбои и ошибки в управ-

Средний

лении сообществом микросетей, которые устранимы и не оказывают критического влия-

ния на функциональность информационно-коммуникационной инфраструктуры. Реализа-

ция функций оперативного управления осуществляется в требуемом объеме и не приво-

дит к нарушениям функционирования сообщества микросетей.

Высокий

Влияние кибератак на микросеть не приводит к отказам и сбоям компонентов инфор-

мационно-коммуникационной инфраструктуры остальных микросетей. Срабатывают все

меры по обеспечению кибербезопасности.

Таблица 2

Уровни взаимного влияния последствий кибератаки

Уровень/

диапазон

Описание

изменения

Низкий

Последствия кибератаки на одну из микросетей может иметь незначительное или

ограниченное неблагоприятное воздействие на другие и имеет локальный характер.

Средний

Последствия кибератаки на одну из микросетей может оказать серьезное неблаго-

приятное воздействие на другие микросети.

Высокий H .

,

Последствия кибератаки на одну из микросетей может оказать серьезное или ката-

строфическое неблагоприятное последствие для остальных микросетей.

DOI:10.21681/2311-3456-2023-3-37-49

43

hang

e

hang

e

C

E

C

E

X

X

-

d

-

d

F

t

F

t

D

i

D

i

r

r

P

NOW!

o

P

NOW!

o

BUY

BUY

w

to

УДК621.311:004.052

Методы и средства анализа защищенностиw

w Click

w Click

to

o

m

o

m

w

w

.

g

.c

.

g

.c

p

p

df

n

e

Методика определения эффективного решения

2. Определение уровня кибербезопасности

df

n

e

-xcha

для

-x cha

по защите микросетей от киберугроз на

отдельных игроков.

основе подходов кооперативной теории игр

3. Определение матрицы положительного взаим-

Этапы предлагаемой методики следующие:

ного влияния

(1) в зависимости от уровня кибер-

1. Определение вероятности реализации угрозы

безопасности микросетей (табл. 1).

на микросеть (вектор

).

4. Определение матрицы взаимного влияния

2. Определение вектора показателей кибербезо-

(2) последствий кибератак на микросети (табл. 2).

пасности информационно-коммуникационной инфра-

5. Формирование матриц

и

взаимовлия-

структуры [28] каждой микросети (вектор

) согласно

ния в случае кооперации для разных коалиций в соот-

следующему алгоритму:

ветствии с (4), (5), (12) и (13).

2.1. Оценка риска кибербезопасности

каж-

6. Определение эффектов обеспечения кибербезо-

дой микросети при управлении сообществом.

пасности в рамках некооперативной

и

2.2. Оценка кибербезопасности каждой микро-

кооперативной

игр для разных коалиций

сети при управлении сообществом определяется как

в соответствии с (3) и (9).

.

7. Проверка условия супераддитивности (7), (8) и

Для вектора :

.

существенности игры (10).

3. Определение матрицы

взаимного влияния

8. \ Определение

эффективного

для каждого

уровней кибербезопасности микросетей (1). Семан-

участника перераспределения выигрыша от созда-

тическое

описание

коэффициентов

взаимного

ния киберзащиты при объединении в коалицию для

влияния

уровней

кибербезопасности

микросетей

каждой микросети через вектор Шепли (11) в случае

представлено в табл. 1.

кооперативной игры.

4. Определение матрицы взаимного влияния по-

Пример

следствий

успешно реализованной кибератаки в

сообществе микросетей (2). Семантическое описание

Для поиска наиболее эффективного объединения

коэффициентов взаимного влияния последствий

микросетей в коалицию с целью защиты от кибератак

реализованной кибератаки представлено в табл. 2.

и сохранения приемлемого уровня кибербезопасно-

5. Определение коэффициентов

матрицы

сти рассмотрим сообщество микросетей со взаимос-

взаимовлияний уровней кибербезопасности микросе-

вязанными информационными системами (рис. 1).

ти в составе возможных коалиций

согласно вы-

Количество микросетей, входящих в состав сообще-

ражению:

ства равно трем. Определим две ситуации: каждая

,

(12)

микросеть действуетотдельно или в составе коалиции.

Условно зададим вектор вероятностей ре-

где

– коэффициент матрицы взаимного влияния

ализации угрозы на микросети сообщества

уровней кибербезопасности микросетей

(1).

и вектор уровней кибербезо-

6.

Определение

коэффициентов

матри-

пасности микросетей X = (0, 75;0 71 0,82).

цы взаимовлияния киберугроз

. В соответствии с

Пусть матрица взаимного положительного влияния

(8) получаем,

. В случае «идеальной»

имеющегося уровня кибербезопасности микросетей

кооперации участникам удается полностью устранить

для некооперативной игры

негативные последствия взаимовлияния угроз между

,

членами коалиции. Если это сделать невозможно, то

взаимовлияние внутри коалиции снижается до мини-

мума относительно некооперативного случая.

f

−

W

−

= min

W

−

,W

−

i j S .

(13)

а матрица взаимного влияния последствий успешно

( ij

)

ij

ji

реализованной кибератаки в сообществе микросетей

Для реализации предложенной методики разрабо-

.

тан алгоритм поиска наиболее эффективной защиты

от кибератак информационно-коммуникационной ин-

фраструктуры микросетей на основе кооперативной

теории игр:

Рассмотрим возможные коалиции и условия взаи-

1. Определение вектора вероятностей реализации

модействия в них. Имеем следующие варианты: {1,2}

угроз D на микросети

и {3}; {1,3} и {2}; {2,3} и {1}; {1,2,3}.

44

Вопросы кибербезопасности. 2023. № 3(55)