Ганичев Александр Александрович, старший преподаватель кафедры основ радиотехники и защиты информации
Москва
Alexandr A. Ganichev, Senior Lecturer, the Chair of Fundamentals of Radio Engineering and Information Security
Moscow
Петров Виктор Иванович, кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой основ радиотехники и защиты информации, декан факультета авиационных систем и комплексов
Москва
Viktor I. Petrov, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, the Head of the Chair of Fundamentals of Radio Engineering and Information Security, the Dean of the Faculty of Aviation Systems and Complexes
Moscow
В связи с возрастающей степенью интеграции бортовых и наземных сетей передачи данных в авиации и ростом количества информационных угроз все более необходимой становится разработка моделей, позволяющих проводить комплексную оценку защищенности таких систем от несанкционированного вмешательства. Одним из перспективных направлений повышения устойчивости авиационных сетей является создание математических моделей, позволяющих учитывать не только технические сбои и случайные отказы оборудования, но и преднамеренные атаки нарушителей. В работе предложена математическая модель угроз авиационной сети передачи данных, выполненная в соответствии с рекомендациями ИКАО и требованиями стандартов ARINC. Представление структуры сети осуществляется в виде ориентированного графа, узлы и ребра которого характеризуются вероятностными показателями отказов и подверженностью атакам. Особенностью разработанной модели является объединение вероятностных характеристик случайных отказов оборудования и сценариев целенаправленных атак, а также параметров эффективности функционирования систем обнаружения несанкционированного вмешательства. На основе подходов теории вероятностей синтезирован алгоритм, позволяющий рассчитывать интегральный показатель риска потери связности сети и деградации ее характеристик. Отличительная особенность алгоритма заключается в том, что он позволяет одновременно учитывать различные типы воздействий и производить количественную оценку уязвимости элементов сети. Выполнено численное моделирование предложенной модели, представлены результаты оценки критичности отдельных узлов сети и каналов передачи данных. Анализ результатов показал, что применение разработанной математической модели позволяет обоснованно определять наиболее уязвимые компоненты авиационной сети и выбирать адекватные меры защиты.
Due to the increasing integration of onboard and ground-based data networks in aviation and the associated rise in information threats, the development of comprehensive models capable of assessing the security of such systems against unauthorized access is becoming increasingly necessary. One promising direction for enhancing the resilience of aviation networks is the creation of mathematical models that consider not only technical malfunctions and random equipment failures but also deliberate cyberattacks by intruders. This paper proposes a mathematical model of threats to aviation data networks, developed in accordance with ICAO recommendations and the requirements of ARINC standards. The network structure is represented as a directed graph, the nodes and edges of which are characterized by probabilistic indicators of failures and vulnerability to attacks. A distinctive feature of the developed model is the integration of probabilistic characteristics of random equipment failures, intentional attack scenarios, and parameters reflecting the efficiency of systems detecting unauthorized access. Utilizing probabilistic theory approaches, we synthesized an algorithm enabling the calculation of an integral indicator representing the risk of network connectivity loss and performance degradation. A significant aspect of this algorithm is its ability to simultaneously account for various types of threats and quantitatively assess the vulnerability of network elements. Numerical simulations of the proposed model were conducted, and results evaluating the criticality of specific network nodes and data transmission channels are presented. The analysis confirmed that applying the developed mathematical model provides a sound basis for identifying the most vulnerable aviation network components and selecting appropriate protective measures.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.