Современные методы обеспечения целостности данных в протоколах управления киберфизических систем

В настоящее время остро стоит проблема создания методологического обеспечения безопасности киберфизических систем, в частности проектирования и реализации подсистем информационной безопасности. При этом ландшафт угроз и уязвимостей, характерных для применяемого в киберфизических системах широкого спектра аппаратных и программных технологий, чрезвычайно широк и сложен. В этом контексте безопасность протоколов прикладного уровня имеет первостепенное значение, поскольку эти протоколы лежат в основе взаимодействия между приложениями и службами, работающими на различных устройствах, а также в облачных инфраструктурах. В условиях постоянного взаимодействия исследуемых систем с реальной физической инфраструктурой актуальна проблема определения эффективных мер по обеспечению целостности передаваемых команд управления, поскольку нарушение выполняемых критически важных процессов может затрагивать жизнь и здоровье людей. Представлен обзор основных методов обеспечения целостности данных в протоколах управления киберфизических систем, а также обзор уязвимостей протоколов прикладного уровня, широко используемых в различных киберфизических системах. Рассмотрены классические методы обеспечения целостности и новые методы, в частности блокчейн, а также основные направления повышения эффективности протоколов обеспечения целостности данных в киберфизических системах. Анализ уязвимостей прикладного уровня проведен на примере наиболее популярных спецификаций MQTT, CoAP, AMQP, DDS, XMPP, а также их реализаций. Установлено, что несмотря на наличие во всех перечисленных протоколах базовых механизмов обеспечения безопасности, исследователи продолжают регулярно выявлять уязвимости в популярных реализациях, что зачастую ставит под угрозу сервисы критической инфраструктуры. В ходе подготовки обзора существующих методов обеспечения целостности данных для исследуемого класса систем были определены ключевые проблемы интеграции этих методов и способы их решения.