Онтологическая модель для анализа защищённости систем Интернета вещей

В статье рассматривается задача комплексного анализа защищённости систем Интернета вещей. Актуальность работы обусловлена ростом сложности и гетерогенности систем Интернета вещей, а также необходимостью масштабируемой оценки их защищённости с учётом архитектурных и функциональных особенностей. На основе анализа архитектуры систем Интернета вещей разработана многоуровневая онтологическая модель, объединяющая предметную область Интернета вещей и информационной безопасности, дополненная учётом функциональной роли компонентов системы, типов передаваемых сообщений и целей системы, что позволяет отобразить зависимость критичности компонента от выполняемой функции и влияние угрозы на нарушение целевой функции системы. На основе модели предложен механизм вывода угроз, выявляющий каскадный эффект распространения деструктивного воздействия по топологическому вектору и функциональному вектору. В отличие от подходов, рассматривающих угрозу исключительно через факт первичной компрометации элемента, новизна заключается в том, что глубина и последствия угрозы определяются не начальной компрометацией, а структурно-семантическими характеристиками межкомпонентных связей, задающих развитие каскадного эффекта. Онтология интегрирована с внешними репозиториями знаний (CVE, RVD, CAPEC, CWE, БДУ ФСТЭК) посредством ETL-процесса, а вывод скрытых связей автоматизирован с помощью SWRL-правил в среде Protege. Практическая апробация модели выполнена на экспериментальном стенде «Умная лаборатория». Результатом работы является реализованная онтологическая модель, обеспечивающая автоматическое выявление угроз безопасности для систем Интернета вещей. Оценка качества модели по методике OntoMod показала расширение семантического покрытия предметной области в 3 раза и снижение структурной сложности в 1,5-2,4 раза по сравнению с рассмотренными аналогами. Сформулирован вывод о применимости предложенного онтологического подхода для оперативной поддержки принятия решений операторами и проектировщиками распределенных сетей Интернета вещей.