Vulnerabilities assessment for industrial protocols

Práce simuluje vybrané zranitelnosti standardu IEC 61850 a následně řeší mitigační opatření pro zvolené zranitelnosti. Autor simuloval zranitelnosti protokolu GOOSE, útok na NTP a útok na MMS klienta. Konkrétně se jedná o GOOSE stNum, GOOSE semantic, GOOSE test bit, GOOSE replay, GOOSE flood, NTP spoofing a MMS password capture. Útoky na protokoly GOOSE a MMS byly úspěšné, útok na NTP byl pouze částečně úspěšný, kdy došlo k potvrzení přijatého času, ale ne k jeho převzetí. Autor následně navrhnul možná mitigační opatření. Byl také vytvořen automatizační nástroj pro testování daných zranitelností, parser pro protokol GOOSE a přenositelný parser konfiguračních souborů.Výsledky práce umožňují implementovat rozsáhlejší nástroj pro penetrační testování prů-myslových sítí, stejně jako umožňují implementovat daná mitigační opatření.Thesis deals with testing of selected vulnerabilities from the IEC 61850 standard and following design of mitigation measures for selected vulnerabilities. Author simulated vulnerabilities of the GOOSE protocol, NTP attack and attack ona MMS client. Those attacks were GOOSE stNum, GOOSE semantic, GOOSE test bit,GOOSE replay, GOOSE flood, NTP spoofing and MMS password capture. Attacks on protocols GOOSE and MMS were successful, attack on NTP was only partially successful since the device confirmed receiving spoofed time, however it did not change it’s inner clock. Author then designed possible mitigation measures. Tool for automatic testing of selected vulnerabilities, parser for the GOOSE protocol and lightweight multiplatform parser for configuration files were created as well.The outcome of this thesis allows the implementation of lager scale tool for penetration testing of industrial networks as well as it allows implementation of discussed mitigation measures.

Purification and characterization of selected enzymes from Rhizobium radiobacter R89 catalysing oxidation/reduction reactions of C-hydroxylated morphine skelets.

Bakterie z rodiny Rhizobiaceae jsou známé přítomností mnoha enzymů účastnících se metabolismu dusíku. A to nejen z pohledu fixace dusíku (tzv.diazatrofie) a schopnosti tvořit s rostlinami mutualistické vztahy, ale i z pohledu rostlinné patogeneze (genus Agrobacterium). Rhizobium radiobacter R89 (uložen v České sbírce mikroorganismů v Brně jako R89-1) je bakteriální kmen schopný biotransformace kodeinu a morfinu na celé spektrum farmakologicky významných derivátů. Cílem této práce je purifikace a charakterizace dvou vybraných enzymů katalyzujících oxidačně-redukční reakce, které jsou klíčové pro začátek biodegradační dráhy morfinových skeletů. Nejprve byl charakterizován biotransformační potenciál daného kmene a pro purifikaci enzymů zodpovědných za zvolené reakce byly použity biochemické, molekulárně biologické a bioinformační metody. Vzhledem k neúspěšné purifikaci enzymů z původního materiálu byly strukturní geny kódující proteiny klonovány a heterologně exprimovány v bakteriálním expresním systému a následně charakterizovány. Nalezená proteinová sekvence a enzymová charakterizace (základní kinetické parametry, substrátová specifita a teplotní stabilita) odhalily odlišný původ enzymů a tak i objasnily neúspěch původního purifikačního postupu z mikroorganismu Rhizobium radiobacter R89.The Rhizobiaceae bacteria are known for its varied nitrogen metabolism: especially its nitrogen fixation, so called diazotrofia, its capability of symbiosis with plants, or on the contrary plant pathogenesis (genus Agrobacterium). Rhizobium radiobacter R89 (stored in Czech Collection of Microorganism, in Brno as R89-1) is bacteria strain capable of codeine and morphine biotransformation to whole spectrum of pharmacologically significant derivates. This work is focused on purification and characterization of two selected enzymes that catalyze oxidation-reduction reactions, the crucial beginning of morphine skelets biodegradation. At the first, the biotransformational potential of the strain was evaluated and biochemical, molecular biological and bioinformatical approaches were employed to purify the responsible enzymes. Considering unsuccessful purification from Rhizobium radiobacter R89-1, the proteins structural genes were cloned and heterologously expressed in bacterial system and afterward characterized. Found protein sequence and enzyme characterization (basic kinetic measurements, substrate specificity and thermo- stability) have revealed different origin of the enzymes and clarify reasons why the original purification procedure was not successful.Katedra biochemieDepartment of BiochemistryPřírodovědecká fakultaFaculty of Scienc

Morphine alkaloid metabolism in bacteria

Alkaloidy morfinové řady a jejich deriváty jsou nenahraditelné farmaceuticky významné látky. Díky jejich obrovské produkci a spotřebě se z nich stávají významné polutanty, které jsou detekovány v povrchových vodách. Cílem této práce bylo charakterizovat vliv alkaloidů morfinové řady na fyziologii tří modelových organizmů: Agrobacterium sp. R89-1, Escherichia coli XL-1 (Blue), a Raoultella sp. kDF8, a objasnění mechanismů vedoucích k toxicitě meziproduktů jejich metabolizmu. Nejprve byl charakterizován biotransformační potenciál a utilizační schopnosti studovaných mikroorganizmů. Bylo prokázáno, že mikroorganizmus Agrobacterium sp. R89- 1 je schopný rychlé biotransformace kodeinu na jeho 14-OH deriváty, ale zároveň jsou u něj projevy toxických účinků nejvyšší. Mikroorganizmus Raoultella sp. KDF8 je oproti tomu charakteristický kompletní utilizací kodeinu jako zdroje uhlíku a energie a k akumulaci 14- OH derivátů u něj nedochází. Escherichia coli XL-1 (Blue) kodein netransformuje ani neutilizuje. Jako nejtoxičtější meziprodukty metabolizmu kodeinu byly nalezeny α,β- nenasycené ketony (morfinon, kodeinon, 14-OH-morfinon a 14-OH-kodeinon). Růst bakteriálních buněk kmenů R89-1 a KDF8 v přítomnosti kodeinu je provázen vyvoláním buněčné odpovědi na oxidační stres. Jak bylo zjištěno, tento stres je vyvolán...Morphine alkaloids and their derivatives are pharmaceutically important substances. Huge production and consumption of these compounds predetermines them to be significant pollutants in the environment. Some of them have been detected in surface waters. The aim of this study was to characterize effects of morphine alkaloids on the physiology of three model organisms: Agrobacterium sp. R89-1, Escherichia coli XL-1 (Blue), and Raoultella sp. kDF8, and elucidation of the mechanisms leading to toxicity. The biotransformation potential and utilization ability were characterized for model organisms. It was demonstrated that the microorganism Agrobacterium sp. R89-1 is capable of rapid biotransformation of codeine to its 14-OH derivatives. The manifestation of morphine compounds toxic effects for the strain R89-1 is the highest. In contrast, microorganism Raoultella sp. KDF8 is able to utilize codeine as a carbon and energy source. The accumulation of 14-OH-derivatives was not observed. Escherichia coli XL-1 (Blue) is not able to biotransform or utilize codeine. Α, β-unsaturated ketones (morphinone, codeinone, 14-OH-morphinone and 14-OH-codeinone) were found as a most toxic intermediates of codeine metabolism. Bacterial cell growth (strains R89-1 and KDF8) in the presence of codeine is characteristic with...Department of Genetics and MicrobiologyKatedra genetiky a mikrobiologiePřírodovědecká fakultaFaculty of Scienc

Radar Altimeter for Ultralight Aircraft

V této bakalářské práci se autor zabývá návrhem a částečnou implementací radarového výškoměru. V této práci je kladen důraz na modulární architekturu a proto je tento výškoměr navržen jako soubor samostatných modulů komunikujících pomocí BSD schránek. Implementace programového vybavení je v C++ a pro generování zvuku je použita knihovna PulseAudio. Dále je zde řešena bezpečnost mezivláknové fronty a zásobníku pomocí třídy implementované jako šablona pro zachování jednoduchosti a obecnosti pro další využití.In this bachelor thesis author designs a radar altimeter. In this thesis the emphasis is placed onto modular architecture and that is why this altimeter is designed as a group of independent modules communicating through BSD sockets. Software implementation is made in C++ and for sound generator is used library PulseAudio. Next topic is multithreading safety implementation of queue and stack which was made by template class to keep simplicity and generality.

Y1 and Y2 transposases, mechanisms of transposition, biological function.

Transponázy jsou enzymy katalyzující štěpení, přenos a opětovné vložení mobilního genetického elementu do DNA. Tyrozinové transponázy zaujímají mezi těmito enzymy zcela unikátní postavení. Jejich výjimečnost je dána strukturou a odlišným mechanizmem transpoziční reakce, v kterém vždy figuruje kovalentní fosfotyrozinový intermediát. Nezbytná přítomnost katalytického tyrozinu dala těmto enzymům jméno a zároveň je umožňuje dále členit na skupinu nesoucí pouze jeden katalytický tyrozin - Y1 transponázy a na skupinu se dvěma - Y2 transponázy. Tato práce shrnuje současné poznatky o skupině tyrozinových transponáz. Zabývá se jejich výskytem, strukturou, reakčním mechanizmem a biologickou funkcí. Detailně je popsán reakční mechanizmus nejvíce prostudované Y1 transponázy asociované s IS608 elementem. Dále se práce zaměřuje na ostatní členy rodiny tyrozinových transponáz nesoucí charakteristický HUH motiv: Transponázy asociované s inzerčními sekvencemi rodiny IS200/IS605 (Y1), transponázy asociované s REP elementy (tzv. RAYT proteiny), transponázy asociované s IS91 (Y2), transponázy se společným regionem (ISCRs, Y1) a neobvyklé eukaryotní transponázy rodiny Helitron (Y2). Mezi tyrozinové transponázy patří dva jedinečné příklady domestikace těchto enzymů u prokaryot (RAYT, IStrony). Charakterizace mechanizmu...Transposases are enzymes that catalyse cleavage, transmission and re-inserting of mobile genetic element into the DNA. Tyrosine transposase take between these enzymes completely independend status. Their uniqueness is determined by their structure and different mechanism of the transposition reaction, in which the covalent phosphotyrosine intermediate plays major role. Mandatory presence of the catalytic tyrosine gives name to these enzymes and it enables their further classification into a group that carries only a single catalytic tyrosine - Y1 transposases and a group carrying two tyrosines - Y2 transposases. This thesis summarizes the current knowledge about tyrosine transposases. It covers their occurrence, structure, reaction mechanism and biological function. The reaction mechanism of the most studied Y1 transposase, associated with IS608 element, is described in detail. The work also focuses on other members of the tyrosin transposases family which carry the characteristic HUH motive. These include transposases associated with the insertion sequence of IS200/IS605 family (Y1), transposases associated with REP elements (so called RAYT proteins), transposases associated with IS91 family (Y2), transposases of ISCRs family (Y1) and unusual eukaryotic transposases of the Helitron family (Y2)....Department of Genetics and MicrobiologyKatedra genetiky a mikrobiologieFaculty of SciencePřírodovědecká fakult

Cílené modifikace interakcí mezi proteiny: Ternární komplex interferonu-γ jako model

Klíčovým požadavkem pro detailní porozumění biologických procesů, až na molekulární úroveň, je znalost struktury interagujících molekul a jejich komplexů. Jako modelový systém, pro naši studii, jsme si zvolili IFN-γ. Ačkoliv je tato molekula jedním ze zásadních modulátorů imunitní odpovědi, a je studována již více než 60 let, tak struktura přídavného receptoru (IFN-γR2) a porozumění celému komplexu je nedostačující. V této práci jsme se nejprve zabývali binárním systémem IFN-γ s jeho receptorem, který vykazuje vysokou afinitu k IFN-γ a prostorová struktura obou dvou molekul je známa. Zaměřili jsme se tedy na modulaci afinity mezi IFN-γ a tímto receptorem. Náš přístup spočíval v inovativní metodě založené na modulaci stability protein-proteinových interakcí pomocí mutagenizace aminokyselinových zbytků umístěných uvnitř struktury proteinu. Podařilo se nám zvýšit afinitu testované interakce sedmkrát. Druhá část projektu byla zaměřena na krystalizaci, vyřešení a popis struktury druhého - přídavného receptoru pro IFN-γ. Naše analýza variabilních aminokyselinových zbytků na povrchu tohoto proteinu a strukturně příbuzných receptorů z rodiny typu II odhalila možné vazebné místo pro IFN-γ. Ve třetí části naší práce jsme se zaměřili na krystalizaci IFN-γ z platýze druhu Paralichthys olivaceus a tuto...A key prerequisite for a deeper understanding of biological processes at molecular level is a detailed description of the three-dimensional structure of interaction partners and their complexes. We adopted the IFN-γ complex as our model system. Even though IFN-γ is one of the key modulators of the immunity response, which has been studied intensively for more than 60 years, the structure of the accessory receptor chain and the understanding of the IFN-γ complex is still lacking. In this work we firstly discussed the binary system between IFN-γ and its high affinity receptor R1 which is structurally known. Using a new innovative methodology we focused on the modulation of the affinity between IFN-γ and its receptor R1. Our approach was based on the modulation of protein - protein stability by mutating cavities in the proteins' structure and increasing the affinity about seven-fold. Secondly, we crystallized and solved the structure of the IFN-γ receptor 2, the accessory receptor molecule. Our analysis of variable residues on the surface of the structures of type II family receptors, to which receptor 2 belongs, revealed the putative binding site for IFN-γ. In the third part of our work, we crystallized IFN-γ from olive flounder Paralichthys olivaceus and solved its structure at 2.3 Å resolution (PDB...Katedra biochemieDepartment of BiochemistryFaculty of SciencePřírodovědecká fakult

On some aspects of territorial competitiveness: Smart specialization in the Zlín 2020 strategy

Territorial competitiveness is a development concept often cited these days. Currently, smart specialization represents a politically influential concept how to stimulate territorial competitiveness. This article deals with some relations between smart specialization on the one hand and territorial competitiveness on the other. In particular, the main goal of this article is to introduce how these relations were reflected in the case study of the Zlín City Development Strategy for the years 2014-2020. In this regard, the smart specialization concept was used as the leading concept for formulating strategic goals and measures related to economic development and labour market of the city. The article combines findings from both analytical and strategic parts of the document. Overall, some methodological inspiration may be drawn.Technology Agency of the CR (TA CR), programme OMEGA [TD010158

Information approach to safety analysis of signalling systems

The paper describes foundamentals of information approach to safety analysis of signalling systems on a particular example. Bayesian network is applicable apparatus for safety analysis by using information approach. Advantages of using bayesian networks to safety analysis of signalling systems are described further

Problems related to use of some terms in system reliability analysis

The paper deals with problems of using dependability terms, defined in actual standard STN IEC 50 (191): International electrotechnical dictionary, chap. 191: Dependability and quality of service (1993), in a technical systems dependability analysis. The goal of the paper is to find a relation between terms introduced in the mentioned standard and used in the technical systems dependability analysis and rules and practices used in a system analysis of the system theory. Description of a part of the system life cycle related to reliability is used as a starting point. The part of a system life cycle is described by the state diagram and reliability relevant therms are assigned

Formal specification in “Z” Language by software Z/EVES

The paper shows a short overview of representation formalisms, which can be used for specification of technical system functional requirements. Some basic model schemas of function called User Identification of ITS are presented by formal specification “Z” language and software Z/EVES