Санкт-Петербург

УДК 004.056 
АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР МЕТОДОВ ОБНАРУЖЕНИЯ АНОМАЛИЙ СЕТЕВОГО 
УРОВНЯ КИБЕРФИЗИЧЕСКИХ СИСТЕМ 
Гайфулина Д.А. 
Научный руководитель – д.т.н., доцент Беззатеев С.В. 
Работа выполнена в рамках темы НИР № 617026 «Технологии киберфизических систем: 
управление, вычисления, безопасность». 
В работе проводилось исследование экспертных знаний, которые используются для разработки 
методик выявления аномалий функционирования киберфизических систем. Для этого выполнен 
аналитический обзор существующих методов обнаружения аномалий с выявлением их основных 
преимуществ и недостатков. 
Ключевые слова: киберфизические системы, обнаружение аномалий, методы интеллектуального 
анализа, поведенческие методы. 
Введение. В настоящее время находят все более широкое применение 
киберфизические системы (КФС), представляющие собой совокупность устройств, 
вычислительный процесс которых тесно связан с реакцией на процессы физического 
окружения и выполняется в рамках некоторой физической платформы [1]. В рамках 
обеспечения безопасного функционирования КФС в работе ставилась цель: выявление 
достоинств и недостатков существующих методов обнаружения аномалий для оценки их 
применения при разработке методик выявления аномалий в КФС. В соответствии с ней, 
определяются следующие задачи: 

выявить особенности аномальной активности функционирования КФС; 

провести сравнительный анализ существующих методов обнаружения аномалий. 
Особенности аномальной активности функционирования КФС. Общая структура 
любой КФС может быть разделена на три уровня [2]: прикладной уровень (включает 
физические устройства и контроллеры), сетевой уровень (реализует связь устройств между 
собой и с модулями обработки данных) и уровень восприятия (выполняются функции по 
обработке и хранению данных). 
Под аномалиями понимаются, главным образом, отклонения значений данных, 
передаваемых и обрабатываемых в системе, от определенного нормального поведения. На 
рис. 1 отображена общая структура КФС с возможным проявлением аномальной активности. 
Причинами возникновения аномалий могут являться случайное отклонение от 
штатного режима работы или намеренное нарушение безопасности – внедрение 
вредоносного программного обеспечения, физическое воздействие и сетевые атаки. Способы 
проявления аномалий в КФС выделяют как отключение и отказ ее элементов, перегрузку 
сетевого оборудования и сервисов [3], т.е. как результаты реализации угроз безопасности 
КФС. Основные угрозы безопасности на прикладном уровне представляют собой угрозы 
физической безопасности объектов и сбора информации. Угрозы сетевого уровня 

---

Альманах научных работ молодых ученых 
XLVII научной и учебно-методической конференции Университета ИТМО. Том 1 
5 
направлены на нарушение безопасной передачи информации и целостности сетевой 
архитектуры. Угрозы уровня восприятия имеют целью нарушение выполнений функций по 
сбору, хранению и обработке данных. 
Рис. 1. Проявление аномальной активности на различных уровнях КФС