An open-source testbed based on the modbus protocol for cybersecurity analysis of nuclear power plants

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2022
Autor(a) principal: Brito, Israel Barbosa de
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: eng
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Segurança cibernética
Centrais nuclerares
Processo decisório
Inteligência cibernética
Engenharia de dados
Inteligência artificial
Link de acesso: http://repositorio.unb.br/handle/10482/45788
Resumo: Dissertação (mestrado) — Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2022.
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spelling An open-source testbed based on the modbus protocol for cybersecurity analysis of nuclear power plantsSegurança cibernéticaCentrais nucleraresProcesso decisórioInteligência cibernéticaEngenharia de dadosInteligência artificialDissertação (mestrado) — Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2022.The possibility of cyber-attacks against critical infrastructure, and in particular nuclear power plants, has prompted several efforts by academia. Many of these works aim to capture the vulnerabilities of the industrial control systems used in these plants through computer simulations and hardware in the loop configurations. However, general results in this area are limited by the cost and diversity of existing commercial equipment and protocols, as well as by the inherent complexity of the nuclear plants. This situation motivates the present dissertation to introduce a testbed for the study of cyber-attacks against a realistic simulation of a nuclear power plant. Our approach consists in surveying issues regarding realistic simulations of nuclear power plants and to design and experimentally validate a software testbed for the controlled analysis of cyberattacks against the simulated nuclear plant. The proposal integrates a simulated Modbus/TCP network environment containing basic industrial control elements implemented with open-source software components. We validate the proposed testbed architecture by performing and analyzing a representative cyberattack in the developed environment. The chosen Insider cyberattack was successful in modifying an operational variable that is used to manage the nuclear power plant, while the unmodified value was displayed to the control operators. This attack also allows to explain how the proposed testbed can be used for the analysis of other cybernetic attacks. The potential use of the proposed testbed to study intrusion detection was also explored. To show how Artificial Intelligence techniques could be used to detect attacks; we collected 6 datasets from our testbed, each containing data from normal operation as well as different attacks. These datasets were used to train 5 different Machine Learning algorithms, and their relative accuracy was evaluated. This kind of analysis promisse new utilizations and future directions for the work, as for instance, for implementing defensive mechanisms in the network topology of the industrial control system to better protect the nuclear power plant from cyberattacks.Faculdade de Tecnologia (FT)Departamento de Engenharia Elétrica (FT ENE)Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Mestrado ProfissionalSousa Júnior, Rafael Timóteo deisrael.mre@gmail.comBrito, Israel Barbosa de2023-04-06T23:03:17Z2023-04-06T23:03:17Z2023-04-062022-11-07info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfBRITO, Israel Barbosa de. An open-source testbed based on the modbus protocol for cybersecurity analysis of nuclear power plants. 2022. ix, 94 f., il. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) — Universidade de Brasília, Brasília, 2022.http://repositorio.unb.br/handle/10482/45788engA concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UnBinstname:Universidade de Brasília (UnB)instacron:UNB2025-03-19T16:31:59Zoai:repositorio.unb.br:10482/45788Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.unb.br/oai/requestrepositorio@unb.bropendoar:2025-03-19T16:31:59Repositório Institucional da UnB - Universidade de Brasília (UnB)false
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