Математическая модель угроз авиационной сети передачи данных в условиях несанкционированного вмешательства

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. 

1. Ukwandu E., Ben-Farah M.A., Hindy H. и др. Cyber-security challenges in aviation industry: a review of current and future trends [Электронный ресурс] // Information. 2022. Vol. 13, no. 3. ID: 146. DOI: 10.3390/info13030146 (дата обращения: 20.11.2024).

2. Ben Mahmoud M.S., Pirovano A., Larrieu N. Aeronautical communication transition from analog to digital data: A network security survey // Computer Science Review. 2014. Vol. 11–12. Pp. 1–29. DOI: 10.1016/j.cosrev. 2014.02.001

3. Kızılcan S., Mızrak K.C. Cyber attacks in civil aviation and the concept of cyber security // International Journal of Disciplines Economics & Administrative Sciences Studies. 2022. Vol. 8, no. 47. Pp. 742–752. DOI: 10.29228/ideas.65891

4. Gaurav D. Cyber security challenges in aviation communication, navigation, and surveillance / D. Gaurav, Ch. Gaurav, S. Vikas, Y. Ilsun, R.Ch. Kim-Kwang [Электронный ресурс] // Computers & Security. 2022. Vol. 113. ID: 102516. DOI: 10.1016/j.cose.2021.102516 (дата обращения: 20.11.2024).

5. Kagalwalla N., Churi P.P. Cybersecurity in aviation: An intrinsic review [Электронный ресурс] // 2019 5th International Conference On Computing, Communication, Control and Automation (ICCUBEA). India, Pune, 2019. Pp. 1–6. DOI: 10.1109/ICCUBEA47591.2019.9128483 (дата обращения: 20.11.2024).

6. Corretjer P.J. A Cybersecurity analysis of today’s commercial aircrafts and aviation industry systems: A thesis master of science. USA, NY, Utica College, 2018. 22 p.

7. Кулик А.А., Большаков А.А. Методологические подходы к разработке интеллектуальной авиационной системы управления безопасностью полетов // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Управление, вычислительная техника и информатика. 2021. № 3. С. 41–48. DOI: 10.24143/2072-9502-2021-3-41-48

8. Basora L., Olive X., Dubot T. Recent advances in anomaly detection methods applied to aviation [Электронный ресурс] // Aerospace. 2019. Vol. 6, no. 11. ID: 117. DOI: 10.3390/aerospace6110117 (дата обращения: 20.11.2024).

9. Zhang R. Analysis of message attacks in aviation data-link communication / R. Zhang, G. Liu, J. Liu, J.P. Nees [Электронный ресурс] // IEEE Access. 2018. Vol. 6. Pp. 455–463. DOI: 10.1109/ACCESS.2017.2767059 (дата обращения: 20.11.2024).

10. Мешанков Д.М., Тихонов А.И. Внедрение новой информационной системы обеспечения безопасности полетов [Электронный ресурс] // Московский экономический журнал. 2021. № 10. DOI: 10.24411/472413-046X-2021-10601 (дата обращения: 20.11.2024).

11. Коптев Д.С., Мухин И.Е. Концепция разработки комплексных бортовых систем обеспечения безопасности полетов воздушных судов, включая системы контроля функционального состояния оператора // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2020. Т. 14, № 12. С. 58–65. DOI: 10.36724/2072-8735-2020-14-12-58-65

12. Ганичев А.А., Пителинский К.В., Бритвина В.В. Статистический анализ потенциальных угроз информационной безопасности в бортовой сети воздушного судна // Вопросы защиты информации. 2024. № 1 (144). С. 11–22. DOI: 10.52190/2073-2600_2024_1_11

13. Петров В.И. Недекларированные возможности программного обеспечения бортовых компьютеров воздушного судна // Гражданская авиация на современном этапе развития науки, техники и общества: сборник тезисов докладов Международной научно-техн. конференции, посвященной 45-летию Университета. Москва, 18–20 мая 2016 года. М.: ИД Академии имени Н.Е. Жуковского, 2016. С. 160.

14. Taleqani A.R. Machine learning approach to cyber security in aviation / A.R. Taleqani, K.E. Nygard, R. Bridgelall, J. Hough // 2018 IEEE International Conference on Electro/Information Technology (EIT). USA, MI, Rochester, 2018. Pp. 0147–0152. DOI: 10.1109/EIT.2018.8500165

15. Wrana M.M. OD1NF1ST: True skip intrusion detection and avionics network cyberattack simulation / M.M. Wrana, M. Elsayed, K. Lounis, Z. Mansour, S. Ding, M. Zulkernine [Электронный ресурс] // ACM Transactions on Cyber-Physical Systems. 2022. Vol. 6, no. 4. ID: 33. 27 p. DOI: 10.1145/3551893 (дата обращения: 20.11.2024).

16. Машошин А.О. Определение истинности сообщений системы автоматического зависимого наблюдения в условиях несанкционированного вмешательства на управление воздушным движением за счет метода монолатерации // Научный вестник ГосНИИ ГА. 2021. № 37. С. 136–145.

17. Ганичев А.А. Модель угроз несанкционированного вмешательства в беспроводных информационных системах авионики / А.А. Ганичев, К.В. Пителинский, С.А. Кесель, В.А. Пиков // Вопросы защиты информации. 2024. № 4 (147). С. 35–43. DOI: 10.52190/2073-2600_2024_4_35

18. Петров В.И. Методика анализа программного обеспечения бортовых компьютеров воздушного судна на отсутствие недекларированных возможностей сигнатурноэвристическим способом // Научный вестник МГТУ ГА. 2017. Т. 20, № 1. С. 186–193.

19. Kessler G.C., Craiger J.P. Aviation cybersecurity: An overview [Электронный ресурс] // The National Training Aircraft Symposium (NTAS) 2018. URL: https://commons.erau.edu/ntas/2018/presentations/37/ (дата обращения: 20.11.2024).

20. Исрафилов А. Современные вызовы в области кибербезопасности беспилотных авиационных систем [Электронный ресурс] // Universum: технические науки. 2024. № 2 (119). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/16760 (дата обращения: 20.11.2024).

21. Лянгузов Д.А., Плюснин Н.И. Безопасность и уязвимость сетей беспилотных летательных аппаратов: обзор // Известия ТулГУ. Технические науки. 2023. Вып. 7. С. 528–529. DOI: 10.24412/2071-6168-2023-7-528-529

22. Costin A. Towards a unified cybersecurity testing lab for satellite, aerospace, avionics, maritime, drone (SAAMD) technologies and communications / A. Costin, H. Turtiainen, S. Khandker, T. Hämäläinen [Электронный ресурс] // Cryptography and Security. 2023. DOI: 10.48550/arXiv.2302.08359 (дата обращения: 20.11.2024).

23. Habler E., Bitton R., Shabtai A. Evaluating the security of aircraft systems [Электронный ресурс] // Cryptography and Security. 2022. 38 p. DOI: 10.48550/arXiv.2209.04028 (дата обращения: 20.11.2024)