Robotik sistemlerin güvenliğinin doğrulanması ve onaylanması
Verification and validation of robotic systems's security
- Tez No: 827670
- Danışmanlar: PROF. DR. AHMET YAZICI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Computer Engineering and Computer Science and Control
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Eskişehir Osmangazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Bilgi Güvenliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 72
Özet
Endüstri 4.0 ile birlikte, nesnelerin interneti, yapay zeka, otonom robotlar gibi ileri teknolojiler modern yaşamın ve iş dünyasının temel taşları haline gelmiştir. Nesnelerin interneti, yapay zeka ve otonom robotlar, verimliliği artırmak, operasyonel maliyetleri azaltmak ve daha akıllı ve ölçeklenebilir çözümler sunmak açısından devrim niteliğinde olmakla birlikte, bu teknolojilerin hızla yaygınlaşması, siber güvenlikle ilgili zafiyetlerin paralel olarak artmasına neden olmaktadır. Özellikle, bu teknolojilerin başlangıçta güvenlik odaklı olmaması, onları siber saldırılara karşı savunmasız kılar. Üretim süreçlerinden tedarik zincirlerine, müşteri verilerinden fikri mülkiyet haklarına kadar geniş bir alanda, siber saldırılar ciddi mali ve operasyonel riskler oluşturabilir. Özellikle endüstriyel kontrol sistemleri, bu tür saldırılardan en çok etkilenen yapılar arasında yer alır. Bu sistemler üzerinde gerçekleştirilen saldırılar, işin doğasına bağlı olarak, maddi ve manevi kayıplara yol açabilir. Tarihte, endüstriyel sistemlere yönelik gerçekleştirilen büyük çaplı saldırılar bu durumu kanıtlar niteliktedir. Robotik sistemler, Endüstri 4.0'deki kritik teknolojilerden biridir. Sağlık hizmetlerinden imalata, saha uygulamalarından akıllı ev uygulamalarına kadar geniş bir yelpazede uygulamalara sahip olan robotik sistemler, yaygın olarak Robot İşletim Sistemi (Robot Operating System, ROS) ile birlikte çalışır. ROS endüstride ve akademide en yaygın kullanılan robotik ara katman yazılımıdır. ROS, robotik sistemlerin çeşitli bileşenlerini etkili bir şekilde entegre etmesi ve yönetmesi açısından popüler olmasına rağmen, güvenlikle ilgili yerleşik özelliklerinin güçlendirilmesi gerekir. Bu da ROS tabanlı sistemleri siber saldırılara karşı hassas kılar. Bu çalışma kapsamında, ROS tabanlı robotik sistemlere yönelik siber saldırıları mümkün kılan ve bu sistemlerin güvenlik açıklarını ve zafiyetlerini analiz etmeyi kolaylaştıran özel bir saldırı aracı tanıtılmaktadır. Bu araç, siber güvenlik testlerini ve analizlerini daha akıcı ve verimli bir şekilde gerçekleştirmek için tasarlanmış çeşitli özelliklerle donatılmıştır. Özellikle, saldırılar sırasında gerçek zamanlı geri bildirimler sağlayarak, güvenlik ve emniyet mekanizmalarının daha bilinçli ve hızlı geliştirilmesinde yardımcı olur. Bu çalışma kapsamında geliştirilen saldırı aracı, Çalışma-anında Doğrulama (Run Time Verification, RV) yöntemleriyle entegre şekilde çalışabilecek şekilde geliştirilmiştir. RV, robotik sistemlerin gerçek dünyada nasıl performans gösterdiğinin kapsamlı bir şekilde analiz edilmesine olanak tanır. Çünkü robotik sistemler, karmaşık ve dağıtık yapıları ve büyük miktarda sensör verisi ve hesaplamaları içermesi nedeniyle, manuel olarak izlenmeleri ve değerlendirilmeleri zordur. RV, bu sistemlerin gerçek tepkilerini anlamak ve analiz etmek için otomatik testler gerçekleştirmeye imkan tanır. ROS üzerinde RV işlemlerini kolayca gerçekleştirmek için Model Destekli Çalışma-anında Doğrulama Aracı (MARVer) kullanılmıştır. MARVer ve bu çalışma kapsamında geliştirilmiş olan saldırı aracı, robotik sistem testlerini kolaylaştırarak süreci hızlandırmaktadır. Saldırı aracı aynı zamanda MARVer-S altında servis olarak MARVer bünyesinde de bulunmaktadır. Bu çalışma kapsamında ROS'a yönelik çeşitli saldırılar ve yöntemler geliştirilmiştir. Saldırıların gerçekleştiği sırada ister ROS ister ağ üzerinden saldırı durumu bilgisi yayınlanmaktadır. Bu sayede hem RV işlemi için bir geri besleme sağlanırken hem de veri oluşturma gibi çalışmalar gerçekleştirilirken veri etiketlenmiş olarak üretilebilmektedir. Saldırılar zaman bazlı olarak programlanabilir. Bu durum her deneyde stabil bir şekilde aynı saldırıları senaryolarının gerçeklenmelerini sağlamaktadır. Saldırı aracı sistem taraması da gerçekleştirebilmektedir. Bağlandığı ağdaki tüm ROS düğümlerini tespit eder. Bu düğümlerin hangi düğümlerle haberleştiğini, haberleştiği mesaj tipini, çalışmakta olduğu cihazın ip adresini, kullandığı portları ve hatta hangi işletim sistemi tarafında hangi işlem numarasıyla çalıştığını bulur. Çalışma kapsamında geliştirilmiş olan saldırı aracı sistemin güvenliğini test etmenin yanı sıra saldırı durumu ile beraber istenilen önlem, yazılım, servis, davranış gibi ürünler de RV yöntemine gönderilerek saldırı altında çalışma denetimleri sağlanabilir. Bu sayede çeşitli sistemlerin siber saldırılar altındaki davranışları gözlemlenebilmesi sayesinde, geliştirme süreçleri hız kazanmaktadır. Sonuç olarak, Endüstri 4.0'ın getirdiği teknolojik yeniliklerin siber güvenlik açısından taşıdığı zorluklar, sürekli bir gözetim ve adaptasyon sürecini gerektirmektedir. Robotik sistemlerin ve ROS gibi ara katman yazılımlarının güvenliğinin sağlanması, sadece bu sistemlerin daha güvenli hale gelmesini sağlamakla kalmaz, aynı zamanda Endüstri 4.0'ın genel başarısını ve sürdürülebilirliğini de destekler. MARVer ve saldırı aracı gibi araçlar, bu süreci hızlandırarak, robotik sistemlerin güvenliğini artırmak ve Endüstri 4.0 çağında siber saldırılara karşı daha dayanıklı hale gelmelerine katkıda bulunur.
Özet (Çeviri)
In the light of the growing importance and adoption of Industry 4.0, which encompasses advanced technologies like IoT, AI, and Autonomous Robots, the study underlines the pressing need to address cybersecurity vulnerabilities and challenges. Industry 4.0 technologies were initially not built with security as a priority, making them susceptible to cyberattacks. These attacks can have severe consequences, both material and non-material, affecting businesses and society at large. The research primarily focuses on the security challenges associated with robotic systems, especially those that operate on the Robot Operating System (ROS). As robots find applications in diverse fields like healthcare, manufacturing, autonomous vehicles, and smart homes, securing these systems against malicious attacks, unauthorized access, and data breaches becomes critical. To address the security concerns of ROS-based robotic systems, the study introduces a specialized attack tool tailored to target these systems. The tool is equipped with a range of features that streamline security testing, and it notably offers real-time feedback during an attack, which aids in making the outcomes of the experiments easier to understand. Additionally, it supports compatibility with Runtime Verification (RV) methods. The tool aims to make the process of security testing more efficient and accessible. Consequently, the tool allows for the monitoring of the vulnerabilities of robotic systems to an array of attacks, as well as the observation of any security issues that may emerge during an attack. This process not only puts existing defense mechanisms to the test but also hastens the development of new protective strategies.
Benzer Tezler
- Key design features to improve the safety of surgical robotic systems and evaluation and improvement of a surgical-assistant test-bed robotic system
Cerrahi robotik sistemlerin güvenliğinin geliştirilmesi için temel tasarım özellikleri ve cerrahi yardımcı robotik test sisteminin değerlendirilmesi ve iyileştirilmesi
AYŞAN DİBEKÇİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Makine MühendisliğiÖzyeğin ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖZKAN BEBEK
- Sistem loglarından anomali tespiti için makine öğrenimine dayalı algoritmaların geliştirilmesi
Development of machine learning based algorithms for anomaly detection from system logs
MERT IŞIK
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolEskişehir Osmangazi ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ EYÜP ÇİNAR
- Haptic rendering with series elastic actuation:Effects of filtering on passivity and fidelity of kinesthetic haptic feedback
Seri elastik eyleme ile dokusal algı yaratma: Alçak geçiş filtresinin pasiflik ve dokusal algı yaratma performansına etkileri
ÖZGÜR TAYLAN KENANOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Mekatronik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. VOLKAN PATOĞLU
- Birer fintech oluşumu olarak Türkiye'de ödeme sistemleri ile ödeme ve elektronik para kuruluşları ve bir denetim modeli önerisi
Payment systems, payment and electronic money institutions in Turkey as formations of fintech and a proposal for audit model
ENVER SEDAT GÜLTEKİN
- Altı serbestlik dereceli haptik robot ile teleoperasyon ve sistem dinamiği
Dynamic of system and teleoperation with six degree of freedom haptic robot
TAYFUN ABUT
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Makine MühendisliğiFırat ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SERVET SOYGÜDER