Санкт-Петербург

Акимов Сергей Владимирович 
Год рождения: 1996 
Университет ИТМО, факультет безопасных информационных 
технологий, кафедра проектирования и безопасности компьютерных 
технологий, студент группы № N4160 
Направление подготовки: 11.04.03 – Конструирование и технология 
электронных средств 
e-mail: [e-mail] 
Хасанов Айнур Радикович 
Год рождения: 1993 
Университет ИТМО, факультет безопасных информационных 
технологий, кафедра проектирования и безопасности компьютерных 
технологий, студент группы № N4160 
Направление подготовки: 11.04.03 – Конструирование и технология 
электронных средств 
e-mail: [e-mail] 
 
Кузнецов Александр Юрьевич 
Год рождения: 1989 
Университет ИТМО, факультет безопасных информационных 
технологий, кафедра проектирования и безопасности компьютерных 
технологий, к.т.н., доцент 
e-mail: [e-mail] 
УДК 004.72 
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОТОКОЛОВ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ В КИБЕРФИЗИЧЕСКИХ 
СИСТЕМАХ 
Добычина А.В., Акимов С.В., Хасанов А.Р., Кузнецов А.Ю. 
Научный руководитель – к.т.н., доцент Кузнецов А.Ю. 
Работа выполнена в рамках темы НИР № 617026 «Технологии киберфизических систем: 
управление, вычисления, безопасность». 
Настоящее исследование посвящено проблеме передачи данных в киберфизических системах. В работе 
проведен небольшой исторический экскурс в понятие киберфизических систем, определен генезис 
термина. Проведенный обзор протоколов передачи данных и сделанный на его основе сравнительный 
анализ позволили сделать вывод о том, что для успешного и безопасного функционирования 
киберфизических систем необходимо разработать абсолютно новый протокол передачи данных. 
Ключевые слова: Интернет вещей, киберфизическая система, протокол передачи данных, сетевые 
протоколы, уязвимость сетевых протоколов. 

---

Альманах научных работ молодых ученых 
XLVII научной и учебно-методической конференции Университета ИТМО. Том 1 
46 
Сегодня мы являемся свидетелями того, что интеллектуальные устройства все более 
усложняются, они имеют все больше возможностей, причем стоимость их при этом остается 
либо прежней, либо наблюдается даже удешевление. Безусловно, все это стало возможным, в 
том числе, и благодаря тому, что технологии сегодня стали самовоспроизводимыми, и 
отчасти быстрому росту числа самих информационных технологий. Не так давно 
производители высоких технологий явили миру интеграцию людей и вещей, назвав 
последнее Интернетом вещей (Internet of Things, IoT). Такая конвергенция дает возможность 
любому объекту извлекать информацию из окружающей среды для управления данными, 
чтобы в дальнейшем предоставить ее либо другим пользователям, либо же другим 
устройствам. Интернет вещей представляет собой динамически распределенную среду, 
которая обладает свойством связывать большое число интеллектуальных устройств, 
которые, в свою очередь, способны воспринимать саму окружающую среду и выполнять 
необходимые действия. Эти устройства собирают информацию о реальном мире, 
отслеживают состояние внешней среды, создают системы повсеместных вычислений и 
готовы взаимодействовать с другими устройствами, где бы они ни находились. 
Киберфизические системы (cyber-physical system) оказывают поддержку развития Интернета 
вещей. Благодаря киберфизическим системам достигается обеспечение совместной работы 
элементов физического и кибернетического пространств, объединяя при этом 
вычислительные ресурсы. И сами киберфизические системы, и Интернет вещей преследуют 
цель обрабатывания огромного числа разнородных данных, поступающих из окружающей 
среды. В связи с этим возникает вполне справедливый вопрос гармоничного взаимодействия 
всех устройств, интегрированных в единое информационное пространство. Исходя из этого, 
проблема исследования протоколов передачи данных в киберфизических системах 
достаточно актуальна. Для решения указанной проблемы необходимо решить ряд задач: 
определить генезис дефиниций киберфизическая система, протокол передачи данных; 
провести обзор существующих протоколов передачи данных; сделать сравнительный анализ 
протоколов передачи данных, на основании исследования предложить решение проблемы. 
Несмотря на то, что концепции киферфизических систем и Интернета вещей 
переплетаются, все же между ними наблюдается некая демаркационная полоса. Сам термин 
«киберфизические системы» был впервые предложен в 2006 году Хелен Джилл (директор 
сектора Национального научного фонда в США) [1]. Киберфизические системы были 
достаточно быстро приняты со стороны государства. Очевидной для этого причиной 
послужило то обстоятельство, что киберфизические системы достаточно критичны для 
обеспечения национальной безопасности. Таким образом, подводя итог такому краткому 
экскурсу можно сказать, что киберфизическая система – это некая своего рода концепция, 
базирующаяся на информационно-технологических достижениях человечества, содержащая 
в своей основе интеграцию вычислительных ресурсов в процессы физического рода. Такая 
система объединяет оборудование, датчики, информационные системы на протяжении всей 
«жизни». Киберфизические системы относят к четвертой промышленной революции. 
Не столь революционной, но все же достаточно важной и необходимой для любого 
взаимодействия, что касается информационных технологий, является дефиниция «протокол 
передачи данных». 
Протокол передачи данных – это набор соглашений, который определяет обмен данных 
между различными программами [2]. С помощью протоколов определяют способы передачи 
сообщений и обработки ошибок в сети. Протоколы также дают возможность разработать 
стандарт, который не будет привязан к конкретной аппаратной платформе. 
Взаимодействие киберфизических систем происходит за счет стандартных интернет-
протоколов. Собственно говоря, каких-либо специализированных протоколов передачи 
данных в киберфизических системах на сегодняшний момент не существует. В связи с этим 
поведем наше дальнейшее исследование с позиции необходимости конкретного протокола 

---

Альманах научных работ молодых ученых 
XLVII научной и учебно-методической конференции Университета ИТМО. Том 1 
47 
для киберфизической системы и, что самое главное, его уязвимости. Для наглядной 
визуализации представим протоколы передачи данных в виде схемы. 
Передача данных – базовое направление киберфизических систем. Как было 
представлено выше, киберфизические системы не могут функционировать без глобальной 
сети. Более того, сами киберфизические системы достаточно громоздки, четкие границы их 
довольно сложно определить, а посему вопрос уязвимости этих систем достаточно 
существенен. Проведем сравнительную характеристику протоколов передачи данных на 
предмет их уязвимости (рисунок). А так как определяющим в киберфизических системах все 
же является сетевое взаимодействие, то сравнивать будем сетевые протоколы. Данные 
сведем в таблицу.