SYNERGY OF BUILDING CYBERSECURITY SYSTEMS

The development of the modern world community is closely related to advances in computing resources and cyberspace. The formation and expansion of the range of services is based on the achievements of mankind in the field of high technologies. However, the rapid growth of computing resources, the emergence of a full-scale quantum computer tightens the requirements for security systems not only for information and communication systems, but also for cyber-physical systems and technologies. The methodological foundations of building security systems for critical infrastructure facilities based on modeling the processes of behavior of antagonistic agents in security systems are discussed in the first chapter. The concept of information security in social networks, based on mathematical models of data protection, taking into account the influence of specific parameters of the social network, the effects on the network are proposed in second chapter. The nonlinear relationships of the parameters of the defense system, attacks, social networks, as well as the influence of individual characteristics of users and the nature of the relationships between them, takes into account. In the third section, practical aspects of the methodology for constructing post-quantum algorithms for asymmetric McEliece and Niederreiter cryptosystems on algebraic codes (elliptic and modified elliptic codes), their mathematical models and practical algorithms are considered. Hybrid crypto-code constructions of McEliece and Niederreiter on defective codes are proposed. They can significantly reduce the energy costs for implementation, while ensuring the required level of cryptographic strength of the system as a whole. The concept of security of corporate information and educational systems based on the construction of an adaptive information security system is proposed. ISBN 978-617-7319-31-2 (on-line)ISBN 978-617-7319-32-9 (print) ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ How to Cite: Yevseiev, S., Ponomarenko, V., Laptiev, O., Milov, O., Korol, O., Milevskyi, S. et. al.; Yevseiev, S., Ponomarenko, V., Laptiev, O., Milov, O. (Eds.) (2021). Synergy of building cybersecurity systems. Kharkiv: РС ТЕСHNOLOGY СЕNTЕR, 188. doi: http://doi.org/10.15587/978-617-7319-31-2 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Indexing:                    Розвиток сучасної світової спільноти тісно пов’язаний з досягненнями в області обчислювальних ресурсів і кіберпростору. Формування та розширення асортименту послуг базується на досягненнях людства у галузі високих технологій. Однак стрімке зростання обчислювальних ресурсів, поява повномасштабного квантового комп’ютера посилює вимоги до систем безпеки не тільки інформаційно-комунікаційних, але і до кіберфізичних систем і технологій. У першому розділі обговорюються методологічні основи побудови систем безпеки для об'єктів критичної інфраструктури на основі моделювання процесів поведінки антагоністичних агентів у систем безпеки. У другому розділі пропонується концепція інформаційної безпеки в соціальних мережах, яка заснована на математичних моделях захисту даних, з урахуванням впливу конкретних параметрів соціальної мережі та наслідків для неї. Враховуються нелінійні взаємозв'язки параметрів системи захисту, атак, соціальних мереж, а також вплив індивідуальних характеристик користувачів і характеру взаємовідносин між ними. У третьому розділі розглядаються практичні аспекти методології побудови постквантових алгоритмів для асиметричних криптосистем Мак-Еліса та Нідеррейтера на алгебраїчних кодах (еліптичних та модифікованих еліптичних кодах), їх математичні моделі та практичні алгоритми. Запропоновано гібридні конструкції криптокоду Мак-Еліса та Нідеррейтера на дефектних кодах. Вони дозволяють істотно знизити енергетичні витрати на реалізацію, забезпечуючи при цьому необхідний рівень криптографічної стійкості системи в цілому. Запропоновано концепцію безпеки корпоративних інформаційних та освітніх систем, які засновані на побудові адаптивної системи захисту інформації. ISBN 978-617-7319-31-2 (on-line)ISBN 978-617-7319-32-9 (print) ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Як цитувати: Yevseiev, S., Ponomarenko, V., Laptiev, O., Milov, O., Korol, O., Milevskyi, S. et. al.; Yevseiev, S., Ponomarenko, V., Laptiev, O., Milov, O. (Eds.) (2021). Synergy of building cybersecurity systems. Kharkiv: РС ТЕСHNOLOGY СЕNTЕR, 188. doi: http://doi.org/10.15587/978-617-7319-31-2 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Індексація:                 &nbsp

The concept of building security of the network with elements of the semiotic approach

The object of research: First, to identify and discuss the security problems of cyber-physical systems associated with the emergence of qualitatively new technologies and qualitatively new affordable artificial intelligence software. Secondly, building the concept of the security structure of a cyber-physical system based on the Zero Trust Security approach. Creation of a new secure load transfer structure based on the semiotic approach. Investigated problem: Information system security problems continue to cause significant costs and damage to organizations. Sustainability requires comprehensive and integrated security platforms that reach customers, whether they work at headquarters, in a branch office, or individually from random touchpoints. The main scientific results: the concept of a structured protection system with the Zero Trust Security approach has been developed. The structure of the semiotic analysis of the segmentation of the transmitted load on the blocks is proposed. Blocks by signs are subjected to individual analysis. According to the features, the blocks are transformed by the selected representation into an object/groups of objects. Groups for transmission in the load are tagged, have different coding severity (depth), depending on the risk assessment. Groups are transmitted through the network in different ways (paths) – VPN (different ESP), unencrypted tunnel, open access, etc. This solution improves the throughput of malicious load analysis prior to transmission. The performance overhead for encoding/decoding the load and encapsulating/de-encapsulating during transmission is reduced. The transmission bandwidth is increased. The area of practical use of the research results: businesses requiring secure access to on-premise resources and mission-critical cloud environments. Organizations using employees in distributed networks. Specialists in the deployment and analysis of the protection of cyber-physical systems. Innovative technological product: The semiotic security concept extends the zero-trust security model, which focuses on protecting network traffic within and between organizations. This concept uses load traffic segmentation, which combines an advanced analysis and transfer load transformation framework. This concept provides for integration with other cybersecurity technologies such as endpoint discovery and response (EDR) and security information and event management (SIEM) to provide a more comprehensive security solution. This solution improves the throughput of malicious load analysis prior to transmission. Reduced performance resources for encode/decode load and encapsulate/deencapsulate in transit. Scope of the innovative technological product: this concept can be applied to enterprises that already have some elements of zero trust in their corporate infrastructure, but cannot strictly control the state of the requested assets, are limited in implementing security policies for certain classes of users. This deployment model can also be applied to enterprises that use cloud services for individual business processes. It can be useful for researchers and administrators in the development of corporate cybersecurity plans, which uses the concepts of zero-trust and covers relationships between components, workflow planning, and access policies

Розробка методологічних основ побудови класифікатору загроз кіберфізичних систем

The emergence of a full-scale quantum computer questions the stability of almost all symmetric and asymmetric cryptography algorithms. At the same time, the rapid growth of computing resources of IT and “G” technologies contributes to an increase in attacks on information and communication (ICS) and cyberphysical systems (CPS). These systems are the core of modern critical cybernetic information systems (CCIS). In such conditions, the primary task of maintaining the required level of security is the classification of modern threats that are integrated with social engineering methods and acquire signs of synergy and hybridity. The paper proposes a synergistic model of threats to ICS/CPS, which takes into account the focus of threats on synergy and hybridity, and the combined impact of security components: information security (IS), cybersecurity (CS), security of information (SI). This approach allows developing methodological foundations for building a unified classifier of threats to cyberphysical systems, forming sets of critical threats, critical points in the ICS/CPS infrastructure elements, based on minimal computing, human and economic costs. The developed methodology for determining the category of an attacker allows systematizing an attacker and, based on the analysis of weighting factors, forming a matrix of correspondence between the capabilities of attackers of various categories and technical means of information security (TMIS). These actions significantly reduce the risk of an attack by certain categories of attackers and allow for planning in the formation of both the IS policy and the corresponding protection profiles.В условиях появления полномасштабного квантового компьютера ставится под сомнение стойкость практически всех алгоритмов симметричной и несимметричной криптографии. При этом бурный рост вычислительных ресурсов ИТ и технологий “G” способствует увеличению роста атак на информационно-коммуникационные (ICS) и киберфизические системы (CPS). Эти системы являются ядром современных информационно-критических кибернетических систем (CCIS). В таких условиях первоочередной задачей поддержания требуемого уровня безопасности является классификация современных угроз, которые комплексируются с методами социальной инженерии, и приобретают признаки синергии и гибридности. В работе предлагается синергетическая модель угроз на ICS/CPS, которая учитывает направленность угроз на синергию и гибридность, и комплексированное воздействие составляющих безопасности: информационную безопасность (ИБ), кибербезопасность (КБ), безопасность информации (БИ). Такой подход позволяет разработать методологические основы построения унифицированного классификатора угроз киберфизические системы, обеспечить формирование множеств критических угроз, критических точек в элементах инфраструктуры ICS/CPS, на основе минимальных вычислительных, людских и экономических затрат. Разработанная методика определения категории злоумышленника позволяет систематизировать злоумышленника и на основе анализа весовых коэффициентов сформировать матрицу соответствия между возможностями злоумышленников различных категорий и техническими средствами защиты информации (ТСЗИ). Эти действия существенно снижают уровень риска реализации атаки определенными категориями злоумышленников и позволют обеспечить плановость в формировании как политики ИБ, так и соответствующих профилей защитыВ умовах появи повномасштабного квантового комп'ютера ставиться під сумнів стійкість практично всіх алгоритмів симетричної і несиметричної криптографії. При цьому бурхливе зростання обчислювальних ресурсів ІТ і технологій "G" сприяє збільшенню зростання атак на інформаційно-комунікаційні (ICS) і кіберфізічні системи (CPS). Ці системи є ядром сучасних інформаційно-критичних кібернетичних систем (CCIS). В таких умовах першочерговим завданням підтримки необхідного рівня безпеки є класифікація сучасних загроз, які комплексируются з методами соціальної інженерії і набувають ознак синергії і гибридности. У роботі пропонується синергетична модель загроз на ICS/CPS, яка враховує спрямованість загроз на синергію і гибридность, і комплексірований вплив складових безпеки: інформаційну безпеку (ІБ), кібербезпеку (КБ), безпеку інформації (БІ). Такий підхід дозволяє розробити методологічні основи побудови уніфікованого класифікатора загроз кіберфізичних систем, забезпечити формування множин критичних загроз, критичних точок в елементах інфраструктури ICS/CPS, на основі мінімальних обчислювальних, людських і економічних витрат. Розроблена методика визначення категорії зловмисника дозволяє систематизувати зловмисника і на основі аналізу вагових коефіцієнтів сформувати матрицю відповідності між можливостями зловмисників різних категорій і технічними засобами захисту інформації (ТСЗІ). Ці дії істотно знижують рівень ризику реалізації атаки певними категоріями зловмисників і дозволять забезпечити плановість у формуванні як політики ІБ, так і відповідних профілів захист

Розробка методологічних основ побудови класифікатору загроз кіберфізичних систем

The emergence of a full-scale quantum computer questions the stability of almost all symmetric and asymmetric cryptography algorithms. At the same time, the rapid growth of computing resources of IT and “G” technologies contributes to an increase in attacks on information and communication (ICS) and cyberphysical systems (CPS). These systems are the core of modern critical cybernetic information systems (CCIS). In such conditions, the primary task of maintaining the required level of security is the classification of modern threats that are integrated with social engineering methods and acquire signs of synergy and hybridity. The paper proposes a synergistic model of threats to ICS/CPS, which takes into account the focus of threats on synergy and hybridity, and the combined impact of security components: information security (IS), cybersecurity (CS), security of information (SI). This approach allows developing methodological foundations for building a unified classifier of threats to cyberphysical systems, forming sets of critical threats, critical points in the ICS/CPS infrastructure elements, based on minimal computing, human and economic costs. The developed methodology for determining the category of an attacker allows systematizing an attacker and, based on the analysis of weighting factors, forming a matrix of correspondence between the capabilities of attackers of various categories and technical means of information security (TMIS). These actions significantly reduce the risk of an attack by certain categories of attackers and allow for planning in the formation of both the IS policy and the corresponding protection profiles.В условиях появления полномасштабного квантового компьютера ставится под сомнение стойкость практически всех алгоритмов симметричной и несимметричной криптографии. При этом бурный рост вычислительных ресурсов ИТ и технологий “G” способствует увеличению роста атак на информационно-коммуникационные (ICS) и киберфизические системы (CPS). Эти системы являются ядром современных информационно-критических кибернетических систем (CCIS). В таких условиях первоочередной задачей поддержания требуемого уровня безопасности является классификация современных угроз, которые комплексируются с методами социальной инженерии, и приобретают признаки синергии и гибридности. В работе предлагается синергетическая модель угроз на ICS/CPS, которая учитывает направленность угроз на синергию и гибридность, и комплексированное воздействие составляющих безопасности: информационную безопасность (ИБ), кибербезопасность (КБ), безопасность информации (БИ). Такой подход позволяет разработать методологические основы построения унифицированного классификатора угроз киберфизические системы, обеспечить формирование множеств критических угроз, критических точек в элементах инфраструктуры ICS/CPS, на основе минимальных вычислительных, людских и экономических затрат. Разработанная методика определения категории злоумышленника позволяет систематизировать злоумышленника и на основе анализа весовых коэффициентов сформировать матрицу соответствия между возможностями злоумышленников различных категорий и техническими средствами защиты информации (ТСЗИ). Эти действия существенно снижают уровень риска реализации атаки определенными категориями злоумышленников и позволют обеспечить плановость в формировании как политики ИБ, так и соответствующих профилей защитыВ умовах появи повномасштабного квантового комп'ютера ставиться під сумнів стійкість практично всіх алгоритмів симетричної і несиметричної криптографії. При цьому бурхливе зростання обчислювальних ресурсів ІТ і технологій "G" сприяє збільшенню зростання атак на інформаційно-комунікаційні (ICS) і кіберфізічні системи (CPS). Ці системи є ядром сучасних інформаційно-критичних кібернетичних систем (CCIS). В таких умовах першочерговим завданням підтримки необхідного рівня безпеки є класифікація сучасних загроз, які комплексируются з методами соціальної інженерії і набувають ознак синергії і гибридности. У роботі пропонується синергетична модель загроз на ICS/CPS, яка враховує спрямованість загроз на синергію і гибридность, і комплексірований вплив складових безпеки: інформаційну безпеку (ІБ), кібербезпеку (КБ), безпеку інформації (БІ). Такий підхід дозволяє розробити методологічні основи побудови уніфікованого класифікатора загроз кіберфізичних систем, забезпечити формування множин критичних загроз, критичних точок в елементах інфраструктури ICS/CPS, на основі мінімальних обчислювальних, людських і економічних витрат. Розроблена методика визначення категорії зловмисника дозволяє систематизувати зловмисника і на основі аналізу вагових коефіцієнтів сформувати матрицю відповідності між можливостями зловмисників різних категорій і технічними засобами захисту інформації (ТСЗІ). Ці дії істотно знижують рівень ризику реалізації атаки певними категоріями зловмисників і дозволять забезпечити плановість у формуванні як політики ІБ, так і відповідних профілів захист

SYNERGY OF BUILDING CYBERSECURITY SYSTEMS

The development of the modern world community is closely related to advances in computing resources and cyberspace. The formation and expansion of the range of services is based on the achievements of mankind in the field of high technologies. However, the rapid growth of computing resources, the emergence of a full-scale quantum computer tightens the requirements for security systems not only for information and communication systems, but also for cyber-physical systems and technologies. The methodological foundations of building security systems for critical infrastructure facilities based on modeling the processes of behavior of antagonistic agents in security systems are discussed in the first chapter. The concept of information security in social networks, based on mathematical models of data protection, taking into account the influence of specific parameters of the social network, the effects on the network are proposed in second chapter. The nonlinear relationships of the parameters of the defense system, attacks, social networks, as well as the influence of individual characteristics of users and the nature of the relationships between them, takes into account. In the third section, practical aspects of the methodology for constructing post-quantum algorithms for asymmetric McEliece and Niederreiter cryptosystems on algebraic codes (elliptic and modified elliptic codes), their mathematical models and practical algorithms are considered. Hybrid crypto-code constructions of McEliece and Niederreiter on defective codes are proposed. They can significantly reduce the energy costs for implementation, while ensuring the required level of cryptographic strength of the system as a whole. The concept of security of corporate information and educational systems based on the construction of an adaptive information security system is proposed