Blockchain and Digital Twin-based Approach for Securing Water Supply Infrastructure

Abstract

Digitaalne kaksik (inglise keeles Digital Twins ehk DTs) kui füüsiliste üksuste virtuaalne kujutis annab väärtusliku ülevaate küberfüüsilise süsteemi (CPS) käitumisest ja omadustest. DT võimeid jälgida, visualiseerida, testida ja simuleerida füüsilist protsessi on tööstussüsteemides aastate jooksul laialdaselt kasutatud kvaliteedi ja tõhususe parandamiseks. Lisaks sellele on praegusel kasvava digitaliseerimise ajastul kriitilise tähtsusega vee infrastruktuuri ja küberturvalisuse lähenemine. DT, mida tavaliselt peetakse reaalsete objektide virtuaalsete koopiate loomiseks, omab märkimisväärset potentsiaali veemajanduse CPSi turvalisuse ja vastupidavuse suurendamisel. Plokiahela ja DT-tehnoloogia integreerimine tööstussüsteemide jaoks on hiljuti teadlaste seas populaarsust kogunud. Teadusuuringuid DT kasutamise kohta vee- ja ühissüsteemi turvalisuse suurendamiseks on vähe. Käesolevas töös esitame ulatusliku kirjanduse ülevaate olemasolevast kirjandusest vee CPSi kohta, kus analüüsitakse esmaseid julgeolekuohte, kasutatavaid haavatavusi ja pakutud avastamismehhanisme. Lisaks sellele pakutakse välja uudne lähenemisviis, mille puhul DT on integreeritud plokiahelaga kui rünnaku pettusmehhanismiga, et suurendada veekäitluskeskuste turvalisust, kasutades turvalise veepuhastussüsteemi (SWaT) kui veekäitluskeskuste baasarhitektuuri. Lisaks tutvustatakse ründajate mudeleid, ründestsenaariume ja rollipõhist intsidentidele reageerimise käsiraamatut (IRPs), et ohjeldada ja leevendada rünnakuid Water CPSis. Kavandatud lahendust hinnatakse, kasutades rollipõhist IRP-d erinevate ründestsenaariumide jaoks ja DT-põhist simulatsiooni Microsoft Azure Digital Twin Platform abil.