Transport automation research Transport automation research Автоматика на транспорте 2412-9186 96117 10.20295/2412-9186-2025-11-01-7-15 Живучесть, надежность, безопасность VIABILITY, RELIABILITY, SAFETY Живучесть, надежность, безопасность Modeling and Assessment of Security Risks of Intelligent Water Transport Systems МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОЦЕНКА РИСКОВ БЕЗОПАСНОСТИ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ СИСТЕМ ВОДНОГО ТРАНСПОРТА Баранов Леонид Аврамович Baranov Leonid Avramovich baranov.miit@gmail.com

доктор технических наук;

doctor of technical sciences;

 Иванова Нина Дмитриевна Ivanova Nina Dmitrievna ivanovand.nina@yandex.ru Михалевич Игорь Феодосьевич Mihalevich Igor' Feodos'evich mif-orel@mail.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Российский университет транспорта (МИИТ) Москва Россия Russian University of Transport (MIIT) Moscow Russian Federation Российский университет транспорта (МИИТ) Москва Россия Russian University of Transport (MIIT) Moscow Russian Federation Российский университет транспорта (МИИТ) Москва Россия Russian University of Transport (MIIT) Moscow Russian Federation 13 03 2025 13 03 2025 11 1 7 15 13 03 2025 https://atjournal.ru/en/nauka/article/96117/view

В статье представлен цифровой испытательный стенд анализа безопасности объектов интеллектуальных систем водного транспорта, в составе которого реализованы цифровые модели автоматизированной системы управления движением судна, подсистем глобальной навигационной спутниковой системы и электронной картографической навигационно-информационной системы, системы гибридного управления безопасностью объекта, телекоммуникационного оборудования, нарушителя информационной безопасности объекта. Рассмотрены алгоритмы оценки риска системой гибридного управления безопасностью, позволяющие выявлять актуальные для объектов угрозы, вырабатывать меры реагирования и принимать обоснованные решения о необходимости их реализации. Показаны особенности, связанные с совместным использованием количественных оценок уязвимостей компонентов компьютеризированных систем, полученных на основе базовых метрик общего назначения, и нечетких экспертных оценок состава и значений лингвистических переменных риска, полученных для конкретных условий функционирования объектов. Указано, что предложенные модели и алгоритмы гибридного управления безопасностью обеспечивают решение задач по автоматизированному поиску и выработке эффективных решений обеспечения безопасности объектов интеллектуальных систем водного транспорта на различных этапах их жизненного цикла

A digital test bench for the analysis of IWTS object security is presented in this paper. Digital models of the automated vessel operation system, subsystems of the global navigation satellite system and the electronic chart display and information system, as well as the system of hybrid control security (HCS), telecommunications equipment, and an IWTS object information security violator have been developed. It allows promptly identifying new threats and vulnerabilities, their direction and relevance to the object developing response measures and making justified decisions on the need to implement these measures. The specific features of the joint application of vulnerability quantitative assessments of computerized system components obtained from basic general-purpose metrics, fuzzy expert assessments and linguistic risk variables obtained for a particular object functioning are presented. The proposed models and algorithms for hybrid control security provide solutions to problems of automated search and development of effective measures to ensure the ISWT security at various stages of their life cycle.

 агрегирование информации; безопасность; гибридное управление; информационная безопасность; компьютеризированная система; лингвистическая переменная; нечеткая оценка; риск; угроза; уязвимость; цифровой испытательный стенд; CVSS aggregation of information; security; hybrid control; information security; computer based system; linguistic variable; fuzzy assessment; risk; threat; vulnerability; digital test bench; CVSS

Розенберг И. Н. Методы и алгоритмы создания интеллектуальных геоинформационных систем для управления транспортными процессами / И. Н. Розенберг, С. Л. Беляков, А. В. Боженюк [и др.]; под ред. И. Н. Розенберга. — М.: ВИНИТИ РАН, 2019. — 289 с. Rozenberg I. N. Metody i algoritmy sozdaniya intellektual'nyh geoinformacionnyh sistem dlya upravleniya transportnymi processami / I. N. Rozenberg, S. L. Belyakov, A. V. Bozhenyuk [i dr.]; pod red. I. N. Rozenberga. — M.: VINITI RAN, 2019. — 289 s. Pundir А. Cyber-Physical Systems Enabled Transport Networks in Smart Cities: Challenges and Enabling Technologies of the New Mobility Era / A. Pundir, S. Singh,1 M. Kumar, A. Bafila, G. J. Saxena // IEEE Access. — January, 2022. — Vol. 10. — Pр. 16350–16364. — DOI: 10.1109/ ACCESS.2022.3147323. Pundir A. Cyber-Physical Systems Enabled Transport Networks in Smart Cities: Challenges and Enabling Technologies of the New Mobility Era / A. Pundir, S. Singh,1 M. Kumar, A. Bafila, G. J. Saxena // IEEE Access. — January, 2022. — Vol. 10. — Pr. 16350–16364. — DOI: 10.1109/ ACCESS.2022.3147323. Kul’ba V. V. A Comprehensive Software Verification Technology for Onboard Control Systems of Spacecraft / V. V. Kul’ba, E. A. Mikrin, B. V. Pavlov, S. K. Somov // Automation and Remote Control. — 2023. — Vol. 84. — № 10. — Рр. 1047–1054. — DOI: 10.1134/S0005117923100065. Kul’ba V. V. A Comprehensive Software Verification Technology for Onboard Control Systems of Spacecraft / V. V. Kul’ba, E. A. Mikrin, B. V. Pavlov, S. K. Somov // Automation and Remote Control. — 2023. — Vol. 84. — № 10. — Rr. 1047–1054. — DOI: 10.1134/S0005117923100065. Kurek W. Explainable Artificial Intelligence 101: Techniques, Applications and Challenges / W. Kurek, М. Pawlicki, А. Pawlicka, R. Kozik, М. Choraś // Advanced Intelligent Computing Technology and Applications. — 2023. — Рр. 310–318. — DOI: 10.1007/978-981-99-4752-26. Kurek W. Explainable Artificial Intelligence 101: Techniques, Applications and Challenges / W. Kurek, M. Pawlicki, A. Pawlicka, R. Kozik, M. Choraś // Advanced Intelligent Computing Technology and Applications. — 2023. — Rr. 310–318. — DOI: 10.1007/978-981-99-4752-26. Walter M. J. A Red Teaming Framework for Securing AI in Maritime Autonomous Systems / M. J. Walter, А. Barrett, К. Tam // Applied Artificial Intelligence. — 2024. — Vol. 38(1). — DOI: 10.1080/08839514.2024.2395750. Walter M. J. A Red Teaming Framework for Securing AI in Maritime Autonomous Systems / M. J. Walter, A. Barrett, K. Tam // Applied Artificial Intelligence. — 2024. — Vol. 38(1). — DOI: 10.1080/08839514.2024.2395750. Sai S. Generative AI for Cyber Security: Analyzing the Potential of ChatGPT, DALL-E, and Other Models for Enhancing the Security Space / S. Sai, U. Yashvardhan, V. Chamola, B. Sikdar // IEEE Access. — 2024. — Vol. 12. — Pр. 53497–53516. — DOI: 10.1109/ACCESS.2024.3385107. Sai S. Generative AI for Cyber Security: Analyzing the Potential of ChatGPT, DALL-E, and Other Models for Enhancing the Security Space / S. Sai, U. Yashvardhan, V. Chamola, B. Sikdar // IEEE Access. — 2024. — Vol. 12. — Pr. 53497–53516. — DOI: 10.1109/ACCESS.2024.3385107. Moya Osorio D. P. Towards 6G-Enabled Internet of Vehicles: Security and Privacy / D. P. Moya Osorio, I. Ahmad, J. D. Vega Sanchez, А. Gurtov, J. Scholliers, М. Kutila, Р. Porambage // IEEE Open Journal of the Communications Society. — 2022. — Vol. 3. — Pp. 82–105. — DOI: 10.1109/OJCOMS.2022.3143098. Moya Osorio D. P. Towards 6G-Enabled Internet of Vehicles: Security and Privacy / D. P. Moya Osorio, I. Ahmad, J. D. Vega Sanchez, A. Gurtov, J. Scholliers, M. Kutila, R. Porambage // IEEE Open Journal of the Communications Society. — 2022. — Vol. 3. — Pp. 82–105. — DOI: 10.1109/OJCOMS.2022.3143098. Shrestha R. 6G Enabled Unmanned Aerial Vehicle Traffic Management: A Perspective / R. Shrestha, R. Bajracharya, S. Kim // IEEE Access. —2021. — Vol. 9. — Pp. 91119– 91136. — DOI: 10.1109/ACCESS.2021.3092039. Shrestha R. 6G Enabled Unmanned Aerial Vehicle Traffic Management: A Perspective / R. Shrestha, R. Bajracharya, S. Kim // IEEE Access. —2021. — Vol. 9. — Pp. 91119– 91136. — DOI: 10.1109/ACCESS.2021.3092039. Khan S. K. Security assessment in Vehicle-to-Everything communications with the integration of 5G and 6G networks / S. K. Khan, N. Shiwakoti, Р. Stasinopoulos, М. Warren // 2021 International Symposium on Computer Science and Intelligent Controls (ISCSIC). — Rome. Italy, 2021. — Pp. 154– 158. — DOI: 10.1109/ISCSIC54682.2021.00037. Khan S. K. Security assessment in Vehicle-to-Everything communications with the integration of 5G and 6G networks / S. K. Khan, N. Shiwakoti, R. Stasinopoulos, M. Warren // 2021 International Symposium on Computer Science and Intelligent Controls (ISCSIC). — Rome. Italy, 2021. — Pp. 154– 158. — DOI: 10.1109/ISCSIC54682.2021.00037. Михалевич И. Ф. Концептуальные проблемы транспортной безопасности водных интеллектуальных транспортных систем / И. Ф. Михалевич // Надежность. — 2024. — 14 Автоматика на транспорте. № 1, том 11, март 2025 ЖИВУЧЕСТЬ, НАДЕЖНОСТЬ, БЕЗОПАСНОСТЬ № 24(2) — С. 72–87. — DOI: 10.21683/1729-2646-2024- 24-2-72-87. Mihalevich I. F. Konceptual'nye problemy transportnoy bezopasnosti vodnyh intellektual'nyh transportnyh sistem / I. F. Mihalevich // Nadezhnost'. — 2024. — 14 Avtomatika na transporte. № 1, tom 11, mart 2025 ZhIVUChEST', NADEZhNOST', BEZOPASNOST' № 24(2) — S. 72–87. — DOI: 10.21683/1729-2646-2024- 24-2-72-87. Михалевич И. Ф. Проблемы обеспечения безопасности автономного судоходства на внутренних водных путях: монография / И. Ф. Михалевич. — М.: Горячая линия – Телеком, 2024. — 336 с. Mihalevich I. F. Problemy obespecheniya bezopasnosti avtonomnogo sudohodstva na vnutrennih vodnyh putyah: monografiya / I. F. Mihalevich. — M.: Goryachaya liniya – Telekom, 2024. — 336 s. Попов П. А. Комплексная безопасность АСУ ТП объектов КИИ железнодорожного транспорта / П. А. Попов, Е. Н. Розенберг, А. Г. Сабанов, И. Б. Шубинский // Надежность. —2024. — № 24(4). — С. 48–57. — DOI: 10.21683/1729-2646-2024-24-4-48-57. Popov P. A. Kompleksnaya bezopasnost' ASU TP ob'ektov KII zheleznodorozhnogo transporta / P. A. Popov, E. N. Rozenberg, A. G. Sabanov, I. B. Shubinskiy // Nadezhnost'. —2024. — № 24(4). — S. 48–57. — DOI: 10.21683/1729-2646-2024-24-4-48-57. Шубинский И. Б. Надежность, риски, безопасность систем управления на железнодорожном транспорте: монография / И. Б. Шубинский, Е. Н. Розенберг, А. В. Бочков. — М.; Вологда: Инфра – Инженерия, 2024. — 416 с. Shubinskiy I. B. Nadezhnost', riski, bezopasnost' sistem upravleniya na zheleznodorozhnom transporte: monografiya / I. B. Shubinskiy, E. N. Rozenberg, A. V. Bochkov. — M.; Vologda: Infra – Inzheneriya, 2024. — 416 s. Баранов Л. А. Нечеткая система оценки рисков информационной безопасности интеллектуальных систем водноготранспорта / Л. А. Баранов, Н. Д. Иванова, И. Ф. Михалевич // Автоматика на транспорте. — 2024. — Т. 10. — № 1. — С. 7–17. — DOI 10.20295/2412-9186-2024-10-01-7-17. Baranov L. A. Nechetkaya sistema ocenki riskov informacionnoy bezopasnosti intellektual'nyh sistem vodnogotransporta / L. A. Baranov, N. D. Ivanova, I. F. Mihalevich // Avtomatika na transporte. — 2024. — T. 10. — № 1. — S. 7–17. — DOI 10.20295/2412-9186-2024-10-01-7-17. Ryjov A. P. Hybrid intelligence framework for improvement of information security of critical infrastructures / A. P. Ryjov, I. F. Mikhalevich // Handbook of Research on Cyber Crime and Information Privacy. — Hershey, PA, US, 2021. — DOI: 10.4018/978-1-7998-5728-0.ch016. Ryjov A. P. Hybrid intelligence framework for improvement of information security of critical infrastructures / A. P. Ryjov, I. F. Mikhalevich // Handbook of Research on Cyber Crime and Information Privacy. — Hershey, PA, US, 2021. — DOI: 10.4018/978-1-7998-5728-0.ch016. Tam K. MaCRA: a model-based framework for maritime cyber-risk assessment / К. Tam, К. Jones // WMU J Marit Affairs. —2019. — Vol. 18. — Рр. 129–163. — DOI: 10.1007/ s13437-019-00162-2. Tam K. MaCRA: a model-based framework for maritime cyber-risk assessment / K. Tam, K. Jones // WMU J Marit Affairs. —2019. — Vol. 18. — Rr. 129–163. — DOI: 10.1007/ s13437-019-00162-2. Kharchenko V. AI Cybersecurity Assurance for Autonomous Transport Systems: Scenario, Model, and IMECA-Based Analysis / V. Kharchenko, О. Illiashenko, Н. Fesenko, I. Babeshko // Communications in Computer and Information Science. — 2022. — Vol. 1689. — Рp. 66–79. — DOI: 10.1007/978-3-031-20215-5_6. Kharchenko V. AI Cybersecurity Assurance for Autonomous Transport Systems: Scenario, Model, and IMECA-Based Analysis / V. Kharchenko, O. Illiashenko, N. Fesenko, I. Babeshko // Communications in Computer and Information Science. — 2022. — Vol. 1689. — Rp. 66–79. — DOI: 10.1007/978-3-031-20215-5_6. Amro A. Cyber risk management for autonomous passenger ships using threat-informed defense-in-depth / А. Amro, V. Gkioulos // International Journal of Information Security. — 2023. — Vol. 22. — Рр. 249–288. — DOI: 10.1007/s10207-022-00638-y. Amro A. Cyber risk management for autonomous passenger ships using threat-informed defense-in-depth / A. Amro, V. Gkioulos // International Journal of Information Security. — 2023. — Vol. 22. — Rr. 249–288. — DOI: 10.1007/s10207-022-00638-y. Kavallieratos G. Managing Cyber Security Risks of the Cyber- Enabled Ship / G. Kavallieratos, S. Katsikas // Journal of Marine Science and Engineering. — 2020. — № 8 (768). — 19 p. — DOI: 10.3390/jmse8100768. Kavallieratos G. Managing Cyber Security Risks of the Cyber- Enabled Ship / G. Kavallieratos, S. Katsikas // Journal of Marine Science and Engineering. — 2020. — № 8 (768). — 19 p. — DOI: 10.3390/jmse8100768. Kerimkhulle S. Fuzzy Logic and Its Application in the Assessment of Information Security Risk of Industrial Internet of Things / S. Kerimkhulle, Z. Dildebayeva, F. Tokhmetov, А. Amirova, J. Tussupov, U. Makhazhanova, A. Adalbek, R. Taberkhan, А. Zakirova, А. Salykbayeva // Symmetry. — 2023. Vol. 15(10), 1958. — DOI: 10.3390/ sym15101958. Kerimkhulle S. Fuzzy Logic and Its Application in the Assessment of Information Security Risk of Industrial Internet of Things / S. Kerimkhulle, Z. Dildebayeva, F. Tokhmetov, A. Amirova, J. Tussupov, U. Makhazhanova, A. Adalbek, R. Taberkhan, A. Zakirova, A. Salykbayeva // Symmetry. — 2023. Vol. 15(10), 1958. — DOI: 10.3390/ sym15101958. Azam М. Н. Fuzzy Type-1 Triangular Membership Function Approximation Using Fuzzy C-Means / M. H. Azam, M. H. Hasan, S. Hassan, S. J Abdulkadir // 2020 International Conference on Computational Intelligence (ICCI). — Bandar Seri Iskandar, Malaysia. — 2020. — Pp. 115–120. — DOI: 10.1109/ICCI51257.2020.9247773. Azam M. N. Fuzzy Type-1 Triangular Membership Function Approximation Using Fuzzy C-Means / M. H. Azam, M. H. Hasan, S. Hassan, S. J Abdulkadir // 2020 International Conference on Computational Intelligence (ICCI). — Bandar Seri Iskandar, Malaysia. — 2020. — Pp. 115–120. — DOI: 10.1109/ICCI51257.2020.9247773.