APPLIED INFORMATICS MODEL ОF KINETICS ACCOUNTING OF CYBERNETIC THREATS IN NPP PHYSICAL PROTECTION SYSTEM

A.Yu. Pogosov, O.V. Derevianko

Abstract


Context. The topical approaches to preventive estimations and mathematical modeling of cyber attacks processes and supply of external technological informational threats were considered, which may be directed on the physical security system of modern nuclear power plant units.

Objective – is an adaptation of known mathematical models of cyber attacks kinetics for use in the system of information security and physical protection of nuclear power plants to modern and foreseeable conditions.

Method. The method of model dependencies adaptation was proposed, which reflects the kinetics of cyberattacks to the modern operating conditions of protected nuclear facilities was proposed. To improve the model dependencies it was proposed to modify the classic Ferhulst function and, in mathematical modeling of cyber attacks on nuclear power facilities, to use the appropriate transformation of the logistic curve, which has distinctive feature of a well-defined maximum.

Results. It was predicted that the model dependence of flow external to NPP cyber threats can be characterized by the alternation of maxima and minima, which indicates the possibility of an oscillatory character of the developing process. Also was put forward and substantiated the hypothesis that the system of physical and, in particular, cybernetic, NPP protection can be characterized by a time lag that in view of possible oscillatory character of information threats admissions process creates the preconditions for the development of oscillatory instability.
The results obtained in the research are of applied nature, they can be used to carry out large-scale experiments and forecasting parameters of possible cyber threats aimed at the NPP for the purpose of pre-emption and preventive maintenance of information safety of modern nuclear energy technologies.

Conclusions. Recommended for use model dependences were first adapted to the conditions of operating conditions of nuclear powerfacilities, take into account the factors to counter threats and circumstances associated with a specific time delay.
It was shown for the first time that there is an opportunity both extreme and oscillatory dependence nature of the cyber attacks intensity, which are focused on software and hardware system of NPP information safety. The new approach allows to assume the reality of the unstable oscillation process in the “attack – defense” system and provides an opportunity of preventive assessment of the stability stocks.
The practical significance lies in the fact that the results allow to realistically assess the time of onset of expected cyber attacks current dependence changes and to use this knowledge for organizational and technical preparation of remedies and early anticipation of IT-threats.


Keywords


Аpplied computer science; information security; NPP physical security; mathematical simulation of cyber attacks on nuclear power facilities

References


Recommendations on Nuclear Security, on the physical protection of nuclear materials and nuclear facilities (INFCIRC/225/ REVISION 5) / IAEA Nuclear Security Series, № 13, IAEA, Viena, 2012, 69p.

The Law of Ukraine “On the physical protection of nuclear facilities, nuclear materials, radioactive waste and other sources of ionizing radiation” on October 19, 2000. №2064-III, Vidomosti

Verkhovnoi Rady Ukrainy (VVR), 2001, No. 1, st. 1).

Order of the State Nuclear Regulatory Inspectorate of Ukraine 05.12.2011 №176 / Registered with the Ministry of Justice of Ukraine 23.12.2011, №1505/20243.

Sovetov B. Ya., Cekhanovsky V. V. Informacionnye tekhnologii : Ucheb. Dlia VUZov. Moscow, Vyssh. Shk., 2003, 263 p.

Kiseliov V., Kostenko A. Kibervojna kak osnova gibridnoj operacii, Armejskij sbornik, 2015, Vol. 257, No. 11, pp. 3–6.

Golovko V. V. Pervaia kiberneticheskaia atatka na ob’ekt atomnoj energetiki, Nauka I tekhnika, 2016, No. 4, pp. 74–78.

Keleti T. Osnovy fermentativnoj kinetiki. Moscow, Mir, 1990, 191 p.

Pro vnesennia zmin do Zakonu Ukrainy “Pro Informaciiu”, Vidomosti Verkhovnoi Rady Ukrainy (VVR), 2011, No. 32, ст. 313.

Kononovych I. V. Dynamilka kil’kosti incydentiv informacijnoi bezpeky, Informatyka ta matematychni metody v modeliuvanni. Odesa, 2014. Vol. 3, No. 3, pp. 35–43.

Myshkis A. D. Elementy teorii matematicheskikh modelej. Izd. 2-e, ispr. Мoscow, Editorial URSS, 2004, 191 p.

DSTU 2226-93 Avtomatyzovani systemy. Trminy ta vyznachennia.

Malineckij G. G., Potapov A. B. Sovremennye problem nelinejnoj dinamiki. Moscow, Editorial URSS, 2000, 326 p.

Trubeckov D. I. Fenomen matematicheskoj modeli Lotki-Volterry I skhodnykh s nej, Izvestiia vysshikh uchebnykh zavedenij, Prikladnaia nelinejnaia dinamika, 2011, Vyp. 2, Vol. 19, pp. 69–88.

Dolgij Yu. F., Surcov P. G. Matematicheskie modeli denamicheskikh system s zapazdyvaniem : ucheb. posobie. Ekaterinburg: Izd-vo Uralskogo un-ta, 2012, 122 p.

Gajvorons’kyj M. V., Novikov O. M. Bezpeka informacijnokommunikacijnykh system. Kiev, Vydavnycha grupa VNU, 2009, 608 p.

Bogush V. M., Dovyd’kov O. A., Kryvutsa V. G. Teoretychni osnovy zakhyschenykh informatsijnykh tekhnologij : navch. posibn. Kiev, DUIKT, 2010, 454 p.

Derevianko O. V. Koroliov A. V., Pogosov A. Yu. Predavarijnye fizicheskie protsessy i nadiozhnyj teplootvod v iadernykh energoustanovkakh : monographiia. Odessa, Nauka i tekhnika, 2014,268p.

Pogosov O. Yu., Derevianko O. V. Dodatkovi tehnichni mozhlyvosti dlia udoskonalennia system bezpeky AES i znyzhennia ryzyku negatyvnogo vplyvu ob’ektiv iadernoi energetyky na dovkillia, Yaderna energetyka ta dovkillia, 2016, No. 1(7), pp. 13–16.


GOST Style Citations


1. Рекомендации по физической ядерной безопасности, касающиеся физической защиты ядерных материалов и ядерных установок (INFCIRC/225/REVISION 5) / Серия изданий МАГА-ТЭ по физической ядерной безопасности, № 13. – МАГАТЭ, Вена. – 2012. – 69с.

2. Закон України «Про фізичний захист ядерних установок, ядерних матеріалів, радіоактивних відходів, інших джерел іонізуючого випромінювання» от 19 октября 2000 р. №2064-III // Відомості Верховної Ради України (ВВР), 2001. – №1, ст. 18.

3. Наказ Державної інспекції ядерного регулювання України 05.12.2011 №176 / Зареєстровано в Міністерстві юстиції України 23 грудня 2011 р. за №1505/20243.

4. Советов Б. Я. Информационные технологии : учеб. для ВУЗов / Б. Я. Советов, В. В. Цехановский. – М. : Высш. шк., 2003. – 263 с.

5. Киселев В. В. Кибервойна как основа гибридной операции / В. Киселев, А. Костенко // Армейский сборник. – 2015. – Т. 257, № 11. – С. 3–6.

6. Головко В. В. Первая кибернетическая атака на объект атомной энергетики / В.В. Головко // Наука и техника. – 2016. – № 4. – С. 74–78.

7. Келети Т. Основы ферментативной кинетики / Т. Келети. – М. : Мир, 1990. – 350 с.

8. Про внесення змін до Закону України «Про інформацію» // Відомості Верховної Ради України (ВВР). – 2011, № 32, ст. 313.

9. Кононович І. В. Динаміка кількості інцидентів інформаційної безпеки / І. В. Кононович // Інформатика та математичні методи в моделюванні. – 2014. – Т. 4, № 1. – С. 35–43.

10. Мышкис А. Д. Элементы теории математических моделей. Изд. 2-е, испр. / А. Д. Мышкис. – М. : Едиториал УРСС, 2004. – 191 с.

11. ДСТУ 2226-93 Автоматизовані системи. Терміни та визначення.

12. Малинецкий Г. Г. Современные проблемы нелинейной дина-мики / Г. Г. Малинецкий, А. Б. Потапов. – М. : Эдиториал УРСС, 2000. – 326 с.

13. Трубецков Д. И. Феномен математической модели Лотки-Вольтерры и сходных с ней / Д. И. Трубецков // Известия высших учебных заведений. Прикладная нелинейная динамика. – 2011. – Вып. 2, Т. 19. – С. 69–88.

14. Долгий Ю. Ф. Математические модели динамических систем с запаздыванием : учеб. пос. / Ю. Ф. Долгий, П. Г. Сурков. – Екатеринбург : Изд-во Урал ун-та, 2012. – 122 с.

15. Гайворонський М. В. Безпека інформаційно-комунікаційних систем / М. В. Гайворонський, О. М. Новіков. – К. : Видавнича група ВНУ, 2009. – 608 с.

16. Богуш В. М. Теоретичні основи захищених інформаційних технологій : навч. посіб. / В. М. Богуш, О. А. Довидьков, В. Г. Кривуца. – К. : ДУІКТ, 2010. – 454 с.

17. Деревянко О. В. Предаварийные физические процессы и надежный теплоотвод в ядерных энергоустановках : монография / О. В. Деревянко, А. В. Королев, А. Ю. Погосов. – Одесса : Наука и техника, 2014. – 268 с.

18. Погосов О. Ю. Додаткові технічні можливості для удосконалення систем безпеки АЕС і зниження ризику негативного впливу об’єктів ядерної енергетики на довкілля / О. Ю. Погосов, О. В. Дерев’янко // Ядерна енергетика та довкілля. – 2016. – №1 (7). – С. 13–16.





DOI: https://doi.org/10.15588/1607-3274-2017-2-6



Copyright (c) 2017 A.Yu. Pogosov, O.V. Derevianko

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

Address of the journal editorial office:
Editorial office of the journal «Radio Electronics, Computer Science, Control»,
Zaporizhzhya National Technical University, 
Zhukovskiy street, 64, Zaporizhzhya, 69063, Ukraine. 
Telephone: +38-061-769-82-96 – the Editing and Publishing Department.
E-mail: rvv@zntu.edu.ua

The reference to the journal is obligatory in the cases of complete or partial use of its materials.