- عنوان کتاب: Recent Advances in Internet of Things Security
- نویسنده/انتشارات: Mourade Azrour, Jamal Mabrouki
- حوزه: امنیت اینترنت اشیاء
- سال انتشار: 2021
- تعداد صفحه: 231
- زبان اصلی: انگلیسی
- نوع فایل: pdf
- حجم فایل: 3.73 مگابایت
اینترنت اشیا صنعتی (IIoT) یکی از اجزای کلیدی صنعت ۴.۰، چهارمین انقلاب صنعتی است که از فناوریهای دیجیتال برای بهینهسازی فرآیندها و عملیات صنعتی بهره میبرد. IIoT به شبکهای از حسگرها، ابزارها و دستگاههای به هم پیوسته اشاره دارد که دادهها را از حوزههای مختلف صنعتی مانند تولید، انرژی، حمل و نقل و مراقبتهای بهداشتی جمعآوری، تبادل و تجزیه و تحلیل میکنند [1، 2]. IIoT باعث بهبود بهرهوری، کارایی، کیفیت و پایداری در سیستمهای صنعتی و همچنین مدلها و فرصتهای جدید تجاری میشود [3، 4]. با این حال، پذیرش گسترده IIoT چالشهای امنیتی قابل توجهی را نیز ایجاد میکند، زیرا زیرساخت IIoT به هدف اصلی حملات سایبری تبدیل میشود که میتواند محرمانگی، یکپارچگی و در دسترس بودن دادهها و خدمات حیاتی را به خطر بیندازد [5، 6]. علاوه بر این، ماهیت ناهمگن، پویا و پیچیده محیطهای IIoT، اعمال راهحلهای امنیتی سنتی را که برای شناسایی و جلوگیری از حملات به قوانین یا امضاهای از پیش تعریف شده متکی هستند، دشوار میکند [6، 7]. بنابراین، نیاز مبرمی به توسعه اقدامات امنیتی پیشرفته وجود دارد که بتواند با تهدیدات سایبری در حال تکامل و پیچیدهای که سیستمهای IIoT با آن مواجه هستند، مقابله کند. یکی از مسیرهای امیدوارکننده، ادغام سیستمهای تشخیص نفوذ (IDS) با الگوریتمهای یادگیری ماشین (ML) برای افزایش امنیت محیطهای IIoT است [8-14]. IDSها ابزارهایی هستند که ترافیک شبکه و دستگاهها را برای هرگونه فعالیت مخرب یا غیرعادی رصد میکنند و به مدیران امنیتی هشدار میدهند تا اقدامات مناسب را انجام دهند [15، 16]. ML شاخهای از هوش مصنوعی است که سیستمها را قادر میسازد تا از دادهها یاد بگیرند و بدون برنامهنویسی صریح، پیشبینی یا تصمیمگیری کنند [17، 18]. با ترکیب نقاط قوت IDSها و ML، میتوان یک چارچوب امنیتی قوی ایجاد کرد که بتواند به طور خودکار الگوهای رفتاری عادی دستگاههای IIoT را یاد بگیرد و هرگونه انحرافی را که نشاندهنده نقض امنیتی بالقوه است، به سرعت تشخیص دهد [19، 20]. علاوه بر این، ML میتواند به شناسایی نوع و منبع حملات و همچنین سازگاری با الگوهای در حال تغییر و پویایی چشمانداز IIoT کمک کند [21-24]. در این فصل، ادغام IDS با الگوریتمهای ML را برای تقویت امنیت محیطهای IIoT بررسی میکنیم. ما به پیچیدگیهای توسعه یک چارچوب IDS قوی که از قابلیتهای یادگیری ماشین برای تشخیص ناهنجاری و شناسایی تهدید بهره میبرد، میپردازیم. ما یک رویکرد جدید پیشنهاد میکنیم که از الگوریتمهای یادگیری ماشین برای تجزیه و تحلیل جریانهای داده بلادرنگ تولید شده توسط دستگاههای IIoT و تشخیص الگوهای رفتاری عادی و تشخیص سریع انحرافات نشان دهنده نقضهای امنیتی بالقوه استفاده میکند. ما اثربخشی تکنیکهای مختلف یادگیری ماشین را در افزایش دقت و پاسخگویی IDS در چشمانداز پویا و پیچیده IIoT ارزیابی میکنیم. ما همچنین رویکرد خود را با راهحلهای IDS و یادگیری ماشین موجود مقایسه میکنیم و عملکرد و مقیاسپذیری برتر آن را نشان میدهیم. یافتهها بر اهمیت استفاده از IDS مبتنی بر یادگیری ماشین برای کاهش فعال تهدیدات سایبری، حفظ یکپارچگی و قابلیت اطمینان اکوسیستمهای IIoT تأکید میکنند. بقیه فصل به شرح زیر سازماندهی شده است. بخش 1.2 پیشینهای در مورد IIoT، IDS و یادگیری ماشین ارائه میدهد. بخش 1.3 رویکرد پیشنهادی برای ادغام IDS با الگوریتمهای یادگیری ماشین برای امنیت IIoT را ارائه میدهد. بخش 1.4 تنظیمات و نتایج آزمایش را شرح میدهد. بخش ۱.۵ فصل را به پایان میرساند و مسیرهای آینده را پیشنهاد میدهد.
The Industrial Internet of Things (IIoT) is a key component of Industry 4.0, the fourth industrial revolution that leverages digital technologies to optimize industrial processes and operations. IIoT refers to the network of interconnected sensors, instruments, and devices that collect, exchange, and analyze data from various industrial domains, such as manufacturing, energy, transportation, and health care [1, 2]. IIoT enables improved productivity, efficiency, quality, and sustainability in industrial systems, as well as new business models and opportunities [3, 4]. However, the widespread adoption of IIoT also poses significant security challenges, as IIoT infrastructure becomes a prime target for cyberattacks that can compromise the confidentiality, integrity, and availability of critical data and services [5, 6]. Moreover, the heterogeneous, dynamic, and complex nature of IIoT environments makes it difficult to apply traditional security solutions that rely on predefined rules or signatures to detect and prevent attacks [6, 7]. Therefore, there is a pressing need to develop advanced security measures that can cope with the evolving and sophisticated cyber threats facing IIoT systems. One promising direction is to integrate intrusion detection systems (IDSs) with machine learning (ML) algorithms to enhance the security of IIoT environments [8–14]. IDSs are tools that monitor network traffic and devices for any malicious or anomalous activities and alert the security administrators to take appropriate actions [15, 16]. ML is a branch of artificial intelligence that enables systems to learn from data and make predictions or decisions without explicit programming [17, 18]. By combining the strengths of IDSs and ML, it is possible to develop a robust security framework that can automatically learn the normal behavior patterns of IIoT devices and swiftly detect any deviations indicative of potential security breaches [19, 20]. Furthermore, ML can help to identify the type and source of the attacks, as well as to adapt to the changing patterns and dynamics of the IIoT landscape [21–24]. In this chapter, we investigate the integration of IDS with ML algorithms to fortify the security of IIoT environments. We delve into the intricacies of developing a robust IDS framework that harnesses the capabilities of ML for anomaly detection and threat identification. We propose a novel approach that employs ML algorithms to analyze real-time data streams generated by IIoT devices and discern normal behavior patterns and swiftly detect deviations indicative of potential security breaches. We evaluate the effectiveness of various ML techniques in enhancing the accuracy and responsiveness of IDS in the dynamic and complex IIoT landscape. We also compare our approach with existing IDS and ML solutions and demonstrate its superior performance and scalability. The findings underscore the significance of leveraging ML-driven IDS to proactively mitigate cyber threats, safeguarding the integrity and reliability of IIoT ecosystems. The rest of the chapter is organized as follows. Section 1.2 provides a background on IIoT, IDS, and ML. Section 1.3 presents the proposed approach for integrating IDS with ML algorithms for IIoT security. Section 1.4 describes the experimental setup and results. Section 1.5 concludes the chapter and suggests future directions.
این کتاب را میتوانید از لینک زیر بصورت رایگان دانلود کنید:
نظرات کاربران