:::::: № 6 ноябрь-декабрь 2025 г. :::::: - «Журнал «Защита информации. Инсайд»

УДК 004.056

В статье представлена онтологическая модель анализа угроз информационной безопасности объектам критической информационной инфраструктуры с использованием цифровых двойников. Модель обеспечивает формализованное, структурированное и систематизированное представление знаний о цифровых двойниках, угрозах, уязвимостях и защитных мерах на различных уровнях декомпозиции объектов КИИ (техническом, процессном, организационном и др.). Предложенная онтология включает ключевые классы: цифровой двойник, объект КИИ, угроза, уязвимость, злоумышленник, контрмера, нормативный документ и риск. В статье описана структура модели и продемонстрирована апробация таковой на примере цифрового двойника интеллектуальной энергосистемы (смарт-сети), где с помощью модели проведен анализ угроз, оценка рисков и проверка эффективности защитных контрмер. Модель позволяет автоматизировать оценку актуальности угроз, обеспечивая более точную идентификацию последних благодаря многоуровневой декомпозиции и учету межуровневых взаимосвязей. Апробация модели проводилась в синтетической среде на примере цифрового двойника смарт-сети, что демонстрирует потенциал подхода для комплексного анализа и оптимизации защитных мер.

< ... >

Ключевые слова: цифровой двойник, онтология, информационная безопасность, критическая информационная инфраструктура, объект критической информационной инфраструктуры

The article presents an ontological model for analyzing information security threats to critical information infrastructure (CII) objects using digital twins. The model provides a formalized, structured, and systematic representation of knowledge about digital twins, threats, vulnerabilities, and protective measures across various decomposition levels of CII objects (technical, process, organizational, etc.). The proposed ontology includes key classes—digital twin, CII object, threat, vulnerability, attacker, countermeasure, regulatory document, and risk. The article describes the model’s structure and demonstrates its validation on the example of a digital twin of an intelligent power system (smart grid), where threat analysis, risk assessment, and evaluation of the effectiveness of protective countermeasures were conducted using the model. The model enables automation of threat relevance assessment, providing more accurate threat identification through multi-level decomposition and accounting for inter-level relationships.

Keywords: digital twin, ontology, information security, critical information infrastructure, critical information infrastructure object

Литература

Методический документ ФСТЭК России от 5 февраля 2021 года Методика определения угроз безопасности информации в информационных системах [Электронный ресурс]. – URL: https://fstec.ru/component/attachments/download/2919/ (дата обращения: 12.06.2025).
Онтологическое моделирование предприятий: методы и технологии : монография [отв. ред. С. В. Горшков; предисл. С. В. Горшкова]. – Екатеринбург: Изд-во Уральского ун-та, 2019.– 236 с.
Бухаров М. Н. Информационная система для онтологического моделирования предметных областей / М. Н. Бухаров // Информатика. – 2022. – Т. 19, № 2. – С. 85–99. – DOI: 10.37661/1816-0301-2022-19-2-85-99. – EDN: EEMXPE.
Курзаева Л. В. Методика разработки онтологической модели для формирования содержания и оценки ИКТ-компетенций студентов вуза / Л. В. Курзаева, Г. Н. Чусавитина // Отходы и ресурсы. – 2019. – Т. 6, № 4. – С. 19. – DOI: 10.15862/21INOR419. – EDN VYQFUU.
Смирнов С. В. Онтологическое моделирование в ситуационном управлении / С. В. Смирнов // Онтология проектирования. – 2012. – № 2 (4). – С. 16–24. – EDN: OYRLIF.
Маторин С. И. Структурный паттерн онтологического проектирования на основе трехмерной классификации / С. И. Маторин, С. В. Гуль // Информатика: проблемы, методы, технологии : мат. XXIII Междунар. науч.-практ. конф. им. Э. К. Алгазинова, Воронеж, 15–17 февраля 2023 года. – Воронеж: Воронежский гос. ун-т, 2023. – С. 1020–1029. – EDN: NFYUDH.
Массель Л. В. Онтологический подход к построению цифровых двойников объектов и систем энергетики / Л. В. Массель, Т. Н. Ворожцова // Онтология проектирования. – 2020. – Т. 10, № 3 (37). – С. 327–337. – DOI: 10.18287/2223-9537-2020-10-3-327-337. – EDN: LKPQPC.
Sariev, Bekbolot. 2024. Ontology Modeling for Digital Twin Development in Maritime Logistics // Master's thesis, University of Twente [Электронный ресурс]. – URL: https://essay.utwente.nl/101204/ (дата обращения: 05.07.2025).
Erkan K. Ontologies in Digital Twins: A Systematic Literature Review / K. Erkan, S. F. Pileggi, P. Groth [et al.] // Future Generation Computer Systems. – DOI: 10.1016/j.future.2023.12.013.
Digital Twin Ontology: Unlocking Efficiency and Innovation // Process Genius [Электронный ресурс]. – URL: https://processgenius.eu/what-is-digital-twin-ontology/ (дата обращения: 11.06.2025).
Андриевский А. Применение онтологического подхода при формировании цифровых двойников для объектов управления интеллектуальной распределённой энергетики: презентация / А. Андриевский, Ф. Непша // CIGRE Россия [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://d2.cigre.ru/reports/0721/333.pdf (дата обращения: 11.06.2025).
Непша Ф. С. Онтология как основа для создания цифровых двойников объектов управления интеллектуальной распределенной энергетики / Ф. С. Непша, А. А. Андриевский, М. И. Красильников // Автоматизация в промышленности. – 2021. – № 1. – С. 27–33. – DOI: 10.25728/avtprom.2021.01.04. – EDN: ALJNLE.
Марьясин О. Ю. Разработка онтологий для цифрового двойника зданий / О. Ю. Марьясин // Онтология проектирования. – 2019. – Т. 9, № 4 (34). – С. 480–495. – DOI: 10.18287/2223-9537-2019-9-4-480-495. – EDN: HJWTSO.
Водопьянов А. С. Использование цифровых двойников с целью обеспечения информационной безопасности киберфизических систем / А. С. Водопьянов // Вопросы кибербезопасности. – 2024. – № 4 (62). – С. 140–144. – DOI 10.21681/2311-3456-2024-4-140-144. – EDN: XTJILH.
Coppolino L. Petruolo Exploiting Digital Twin Technology for Cybersecurity Monitoring in Smart Grids / L. Coppolino, R. Nardone, A. Petruolo [et al.] // In Proc. of the 18th Int. Conf. on Availability, Reliability and Security (ARES 2023), Benevento, Italy, August 2023. – DOI: 10.1145/3600160.3605043.
Серугендо Д. Д. Цифровые двойники: от концепций до промышленной эксплуатации / Д. Д. Серугендо, А. Ф. Каттинг-Десель, Л. Гиз [и др.] // Открытые системы. СУБД. – 2022. – № 4. – С. 16–21. – EDN: OLPBSS.
Nguyen T. Cybonto: Towards Human Cognitive Digital Twins for Cybersecurity. 2021, August. – DOI: 10.20944/preprints202108.0164.v1.