Математика раскрывает кибератаки: топология данных стала новым оружием в защите промышленных систем
Специалисты ООО «Газинформсервис» разработали алгоритм, который точнее обнаруживает аномалии в работе промышленных систем, используя топологию данных и машинное обучение.
В мире, где каждая электростанция, завод или транспортный узел опутаны сетью датчиков, традиционные методы кибербезопасности часто напоминают поиск иголки в стоге сена. Специалисты предложили принципиально новый подход, превращающий этот стог в точную карту, где каждая подозрительная «игла» сразу бросается в глаза. Секрет кроется в неожиданном союзе машинного обучения и математической топологии — раздела математики, изучающего свойства фигур, которые не меняются при деформациях.
Представьте, что показания сотен датчиков — это не просто цифры на графике, а многомерный ландшафт, где привычная работа системы образует узнаваемые «холмы» и «долины». Алгоритм, разработанный специалистами, действует как опытный геолог, читающий историю местности по ее рельефу. Он преобразует временные ряды в сложные пространственные структуры, а затем анализирует их форму с помощью специальных математических инструментов — кривых Бетти. Эти кривые работают как точные измерительные приборы, выявляя малейшие искажения в привычном «рельефе» данных.
Результаты испытаний впечатляют: система демонстрирует 96,7% точности в обнаружении аномалий, практически не давая ложных тревог. Особенно ценно, что алгоритм выявляет даже те угрозы, которые никогда ранее не встречались — он не ищет конкретные шаблоны атак, а замечает любые отклонения от нормальной «геометрии» данных. Это — как если бы охранник в музее вместо запоминания лиц потенциальных воров научился замечать сам факт неестественного поведения.
Применение такого подхода выходит далеко за рамки промышленности. Транспортные сети, финансовые системы, коммунальные предприятия — везде, где есть потоки данных и риск кибератак, топологический анализ может стать тем самым недостающим звеном в системе защиты. Исследователи уже работают над следующей версией алгоритма, которая сможет адаптироваться к изменениям в реальном времени, как живой организм. Возможно, через несколько лет этот метод станет таким же стандартом в кибербезопасности, как антивирусы в персональных компьютерах.
Это не просто новый инструмент — это изменение самой философии защиты данных. Когда математика позволяет «видеть» кибератаки через призму геометрии, у злоумышленников становится значительно меньше шансов остаться незамеченными. В мире, где угрозы становятся все сложнее, такие инновации — не просто полезны, они необходимы.
Результаты исследования опубликованы в журнале «Вопросы кибербезопасности»
Фото: Freepik
Создано при поддержке Минобрнауки РФ в рамках Десятилетия науки и технологий (ДНТ), объявленного Указом Президента Российской Федерации от 25 апреля 2022 г. № 231.