В современном мире безопасность информационных систем выходит на первый план, особенно когда речь идет о критически важной инфраструктуре. За последние годы в новостях всё чаще появляется информация о масштабных кибератаках на объекты транспорта, промышленности и даже здравоохранения. Такие события подчеркивают уязвимость привычных нам сервисов, заставляют задуматься о новых подходах к обеспечению цифровой защиты. И именно этим сегодня успешно занимаются отечественные ученые, включая специалистов из Пермского Политеха во главе с Еленой Кротовой и Никитой Ощепковым, которые предлагают инновационные решения для защиты от киберугроз.
Рост угроз: примеры из реальной жизни
Лето 2025 года запомнится всем, кто связан с авиаперелётами: масштабная кибератака на «Аэрофлот» вывела из строя системы бронирования и управления рейсами. Более 100 рейсов оказались отменены, и это затронуло прямую судьбу свыше 20 тысяч пассажиров. Мгновенные потери превысили 260 миллионов рублей, а с учетом дальнейших расходов и урона репутации сумма ущерба исчислялась миллиардами. Такой инцидент стал ярким примером того, как цифровая угроза способна дестабилизировать работу крупнейших транспортных предприятий.
В тот же год под ударом оказалась старейшая немецкая фабрика Fasana, выпускающая бумажные салфетки с 1919 года. Из-за кибервзлома и деятельности программ-вымогателей все производственные и административные процессы были парализованы. За две недели простоев убытки предприятия составили 2 миллиона евро, а поставки продукции оказались остановлены. Подобные случаи показывают, как кибератаки способны буквально поставить на грань выживания бизнес с вековой историей.
Значительный риск сегодня испытывают объекты, где цифровые системы напрямую взаимодействуют с физическими устройствами. Так, злоумышленники, используя элементарные ошибки в настройках безопасности, смогли взломать систему управления гидротехническим объектом в Норвегии. В течение нескольких часов пластины плотины находились в открытом положении, что создаёт опасность не только для инфраструктуры, но и для безопасности целых районов.
Медицина и дома будущего под угрозой
Медицинские организации и учреждения тоже становятся частыми жертвами кибератак. В России за первый квартал 2025 года количество подобных инцидентов увеличилось почти на четверть. Это приводит не только к утечкам персональных данных пациентов, но и к фактической остановке процесса оказания помощи: отменяются визиты и операции, возникают перебои в экстренной медицинской помощи, что напрямую влияет на жизнь людей. Уже известны случаи, когда из-за цифровых атак страдали не только сервисы, но и человеческие жизни, как это произошло с Университетской клиникой Дюссельдорфа в 2020 году.
В нашей повседневной жизни растёт использование «умных» устройств: камеры, датчики, системы климат-контроля. Однако такие технологии при недостатке внимания к кибербезопасности становятся лазейкой для злоумышленников. Производители часто оставляют устройства с заводскими паролями, не внедряют шифрование данных — и этим пользуются хакеры, чтобы взламывать камеры, менять настройку отопления или даже нарушать работу домофонов в многоквартирных комплексах крупных городов, лишая людей доступа к жилью.
Почему кибератаки становятся возможными?
Современные злоумышленники пользуются целым спектром уязвимостей — от недостаточно защищённого ПО и неверных решений в настройке цифровых систем до человеческого фактора. Их главная цель: либо заблокировать важные данные с целью вымогательства, либо похитить ценную информацию, а иногда — полностью перехватить управление оборудованием. Особенно остро эта проблема стоит на стыке информационных и промышленных технологий, когда кибератака может привести к остановке производственных линий, транспортных систем и даже оказанию медицинской помощи.
Настоящий вызов — обеспечить безопасность там, где физическими устройствами управляют дистанционно через сеть. Достаточно одного уязвимого элемента, чтобы поставить под угрозу функционирование целого предприятия или домашнего комплекса. Именно поэтому новые решения, ориентированные на комплексную защиту коммуникаций, особенно востребованы на рынке.
Modbus: язык, объединяющий разные устройства
Если внимательно посмотреть на все современные промышленные объекты, «умные» здания и автоматизированные городские системы, их объединяет необходимость интерфейса для обмена данными между множеством разнообразных устройств. Более 45 лет эту задачу решает протокол Modbus. Он обеспечивает унифицированное взаимодействие датчиков, исполнительных механизмов, контроллеров и других технических узлов. Работая по принципу «команда и отклик», Modbus позволяет оператору или алгоритму с лёгкостью запускать насосы, собирать показания с датчиков или координировать деятельность сложных технологических комплексов.
Благодаря своей простоте и масштабируемости, Modbus был внедрён как в крупные промышленные цепочки, так и в небольшие датчики домашней автоматики. Это сделало данный протокол мировым стандартом и подарило производителям удобство при интеграции новых систем. Но вместе с этим массовый характер использования Modbus сделал его и потенциальной точкой проникновения для киберугроз.
Решение Пермского Политеха: новый подход к безопасности Modbus
Специалисты Пермского Политеха под руководством Елены Кротовой и Никиты Ощепкова представили инновационную платформу, направленную именно на защиту протокола Modbus. Благодаря комплексной работе команды, были разработаны специальные защитные алгоритмы, позволяющие обнаруживать нештатные команды, попытки несанкционированного доступа или вмешательства в процесс управления оборудованием.
Ключевой особенностью нового решения стала его способность работать в режиме реального времени, анализируя потоки данных между управляющими устройствами и исполнительными механизмами. Если система замечает подозрительную активность — например, попытку массовой рассылки команд к отключению оборудования или необычные последовательности сигналов — она автоматически блокирует угрозу и информирует оператора. Такой подход позволяет предупредить негативные сценарии на самых ранних этапах атаки, минимизируя потенциальный ущерб.
Новый программно-аппаратный комплекс от пермских учёных легко интегрируется с существующими системами Modbus, а внедрение не требует значительных затрат на модернизацию оборудования. Это делает инновацию особенно привлекательной для промышленных предприятий, инфраструктурных объектов и организаций, которые ценят надёжность работы своих процессов.
Современные вызовы — новые возможности для безопасности
Появление решений, которые разрабатываются в России по примеру работы специалистов Пермского Политеха, говорит о высоком уровне компетенций отечественных учёных и практиков. Эти технологии расширяют горизонты возможностей комплексной цифровой защиты и позволяют повысить устойчивость критически важных промышленных и гражданских объектов.
Безопасность цифровой инфраструктуры — не просто модный тренд, а основа надёжной работы современного предприятия, больницы, городской системы или даже домашнего хозяйства. Современные технологии, подобные тем, что создаются Никитой Ощепковым и Еленой Кротовой, позволяют смело смотреть в будущее, где даже в условиях роста внешних угроз мы можем быть уверены в стабильности и защищённости привычного образа жизни.
Объединяя богатый опыт и современные знания, российские инженеры вносят значительный вклад в развитие кибербезопасности, предлагая миру уникальные технологии, способные защитить «умную» инфраструктуру любого масштаба.
В современных промышленных системах обмен данными часто строится на протоколе Modbus. Однако у этого популярного стандарта есть своя уязвимость: изначально он не предусматривает ни проверку подлинности отправителя, ни шифрование передаваемой информации. Это не ошибка разработчиков, а особенность архитектуры, заложенная еще в 70-х годах прошлого века. С учетом того, что миллионы устройств по всему миру работают на Modbus, модернизация или полная замена протокола сопряжена с огромными затратами и логистическими сложностями. Изоляция таких сетей от интернета в эпоху цифровизации и постоянного анализа данных теряет смысл, а классические системы шифрования, применяемые в корпоративных VPN, оказываются слишком ресурсоемкими для устаревших контроллеров и часто приводят к критическим задержкам передачи данных.
Искусство защищать промышленную автоматику
Осознавая масштаб вызова, специалисты из ведущих технических вузов предложили эффективный, изящный способ повышения безопасности существующего парка Modbus-совместимых устройств. Ключевая идея — внедрить механизм доверительной аутентификации на уровне протокола без кардинальной перестройки всей архитектуры. Важное преимущество: решение не требует глубокой модификации оборудования или сложных аппаратных надстроек, оно основывается на стандартном функционале и может быть реализовано программно путем обновления прошивки.
Принцип работы инновационного подхода
Суть новшества — введение уникального электронного ключа, которым меняются данными только доверенные друг другу устройства, например, контроллер и датчик. Перед передачей команда преобразуется с помощью несложной логической операции, что позволяет «замаскировать» содержимое сообщения. Получатель, обладая этим же секретом, может снять маску и сверить полученную команду на подлинность. При несовпадении ключа команда автоматически отклоняется, что обеспечивает надежную фильтрацию ложных, вредоносных запросов.
Этот механизм прекрасно подходит для реализации в рамках обновленной прошивки, где каждой «ведомой» точке в системе выдается индивидуальный секрет. Такой индивидуализированный подход значительно увеличивает устойчивость сети к целому ряду атак.
Обзор актуальных угроз и сценариев атак
В процессе исследований были выделены два основных сценария угроз безопасности в системах Modbus. Первая угроза — подмена устройства, когда злоумышленник пытается выдать себя за легитимный контроллер или датчик, подсовывая ложные команды: например, командуя остановку оборудования или меняя показания датчиков. Вторая угроза представляет собой атаку типа «человек посередине»: злоумышленник подключается к каналу связи и перехватывает, изменяет или анализирует команды, передаваемые между устройствами. Это может привести к квинтэссенции кибер-рисков – скрытому вмешательству в промышленный процесс с непредсказуемыми последствиями для предприятия.
Разработанная защита блестяще справляется с обеими угрозами. Маскировка сообщений шифрует их содержимое, а обязательное наличие валидной цифровой метки на основе общего ключа предотвращает подделку даже на уровне эксперта.
Минимальные затраты при максимальной эффективности
Особый интерес представляет тот факт, что решение не влечет за собой дополнительной аппаратной нагрузки. Не требуется подключение дорогостоящих шлюзов или программно-аппаратных комплексов с анализом всего сетевого трафика. Для внедрения потребуется лишь обновить программное обеспечение устройств и назначить каждому свой ключ безопасности — все! Это особенно актуально для представительств и промышленных предприятий, где любые внеплановые замены оборудования связаны с большими финансовыми и временными издержками.
Строгая простота алгоритма обеспечивает совместимость даже со старыми моделями контроллеров и полностью исключает появление существенных задержек в потоке данных. Проведенные на специальном софте натурные тесты, эмулирующие самые актуальные виды атак, подтвердили: повышение времени передачи команд составило менее 2%. Такой прирост практически не ощутим даже для высокоточных и быстроходных производственных линий.
Защита от атак в реальных условиях
Для практической проверки своей разработки разработчики смоделировали реальные атаки на виртуальном стенде. Было задействовано два процесса, действующих как ведущий и ведомый устройства, которые обменивались данными через виртуальный последовательный порт. В эксперименте имитировались попытки атаки с подменой устройства и перехватом команд, а также использовались автоматизированные сценарии перебора ключей. Результаты оказались весьма обнадеживающими: если злоумышленник совершенно не осведомлен о новой защите, все его попытки вмешательства оказываются бесполезными — устройство напрочь отказывается принимать ложные команды.
Даже если предположить, что атакующий знает об используемом алгоритме, ему пришлось бы перебрать почти 33 тысячи различных вариантов ключа, чтобы подобрать верный. Такой шквал запросов неизбежно приведет к активации систем сетевого мониторинга, что практически исключает успешность скрытой атаки.
Будущее Modbus: новые горизонты кибербезопасности
Предложенная система укрепления протокола Modbus открывает новые горизонты для развития промышленной безопасности. Подход позволяет не только сохранить актуальные достоинства оборудования и избежать затратных апгрейдов, но и гарантирует гибкость, простоту и совместимость на всех этапах жизненного цикла автоматизированных технологических комплексов. Подобные решения способны в кратчайшие сроки сделать промышленные объекты более защищенными, при этом полностью сохраняя скорость и надежность функционирования процессов. Модернизация Modbus таким способом — это уверенный шаг навстречу цифровому будущему, в котором кибербезопасность становится не привилегией, а стандартом для любого промышленного предприятия.
Новая эра цифровой безопасности для промышленности
Современные подходы к защите критической инфраструктуры открывают перед промышленными объектами по всей стране перспективу долгой и эффективной работы. Теперь такие решения можно успешно интегрировать на электростанциях, в котельных, производственных цехах, установках по водоочистке, насосных станциях и на ключевых транспортных узлах. Вместо дорогостоящей полной замены оборудования, которая бы потребовала значительных финансовых вложений и временных затрат, появляется возможность обновить и усовершенствовать уже действующие системы. Это обеспечивает промышленным объектам “второе дыхание”, укрепляя уровень их цифровой безопасности и сохраняя эксплуатационную надежность.
Развитие цифровых технологий всё больше влияет на сферу промышленности, и каждое предприятие сталкивается с новыми вызовами. Чем шире используются автоматизация и умные системы управления, тем актуальнее становятся киберугрозы. В этой ситуации инновационные отечественные разработки способны стать настоящим рывком вперед, позволяя сохранять актуальность даже сложных промышленных комплексов. Обеспечение высокого уровня защиты от кибератак может стать ключевым элементом долгосрочного успеха предприятий всех отраслей.
Инновационные решения для безопасного будущего
Внедряя современные цифровые технологии на существующих объектах критической инфраструктуры, можно эффективно работать на опережение киберрисков. Это положительно сказывается на бесперебойности производственных процессов, уменьшает вероятность аварий и непредвиденных простоев. Стабильность и безопасность становятся основой экономической устойчивости предприятий и регионов в целом.
Стратегическая значимость таких цифровых преобразований сегодня лишь возрастает, так как от стабильности работы критических отраслей напрямую зависит безопасность общества и устойчивое развитие страны. Такой подход позволяет не только модернизировать промышленность, но и сделать это с максимальной экономической выгодой. В результате предприятия получают мощный инструмент для развития и уверенно смотрят в будущее, полностью используя потенциал современных технологий.
