МОДЕЛЮВАННЯ СТІЙКОСТІ ЕЛЕКТРОННИХ КОМУНІКАЦІЙ ДО ГІБРИДНИХ КІБЕРАТАК: ПІДХОДИ ТА СЦЕНАРНИЙ АНАЛІЗ ВИТРИВАЛОСТІ ІНФРАСТРУКТУРИ

DOI: 10.31673/2409-7292.2025.030258

Анотація

У статті досліджено підходи до моделювання стійкості електронних комунікацій до гібридних кібератак,
які становлять зростаючу загрозу для критичної інформаційної інфраструктури в умовах сучасної кібергібридної
війни. Основну увагу приділено застосуванню сценарного аналізу та імітаційного моделювання як засобів
вивчення витривалості телекомунікаційних систем до комбінованих атак, що поєднують технічні (DDoS, routing
attack, перехоплення трафіку) та інформаційно-психологічні (фішинг, маніпулятивний вплив) компоненти.
Розроблено методику побудови гібридних сценаріїв та створено експериментальне середовище з використанням
OMNeT++, Scapy (Python) та NetEm для тестування критичних умов експлуатації. В рамках дослідження
проведено симуляцію кількох типових атак із фіксацією метрик якості обслуговування (QoS), часу відновлення
(RTO) та структурної стійкості мережі. Встановлено, що поєднання інфраструктурного та когнітивного впливу
може призвести до деградації функціональності до 50% та суттєвого збільшення часу відновлення, особливо у
випадку відсутності резервних каналів та сегментації мережі. Результати дослідження можуть бути використані
для проектування архітектур телекомунікацій з підвищеним рівнем стійкості, побудови цифрових двійників для
превентивної оцінки ризиків, а також формування нормативної бази національного рівня у сфері забезпечення
кіберстійкості критичної інфраструктури.
Ключові слова: гібридні загрози, електронні комунікації, сценарії атак, моделювання стійкості,
кіберінфраструктура, витривалість мереж, імітація.

Перелік посилань
1. Threat Landscape for Telecommunications [Електронний ресурс]  / European Union Agency for
Cybersecurity (ENISA). 2022. https://doi.org/10.2824/095251 (enisa.europa.eu).
2. Systems Security Engineering. Considerations for a Multidisciplinary Approach in the Engineering of
Trustworthy Secure Systems (SP 800-160) [Електронний ресурс] / National Institute of Standards and
Technology.  2018. https://doi.org/10.6028/NIST.SP.800-160v1.
3. Kott A., & Arnold C. (2022). Cognitive dimensions of cyber defense. Journal of  Cybersecurity,  8(1).  https://
doi.org/10.1093/cybsec/tyac009.
4. Chen T. M., & Robert J. M. (2019). Modeling cyber resilience. Computers  &  Security,  87,  101568. https://
doi.org/ 10.1016/j.cose.2019.101568.
5. Zhang J. (2020). Resilience in critical infrastructure. IEEE Access, 8, 179 762 - 179 775. https://doi.
org/10.1109/ACCESS.2020.3027315.
6. Zhu Q. (2021). Network games for cyber defense. ACM Computing Surveys, 54(8),  Art.  165.  https:/
/doi.org/10.1145/3417981.
7. Gill J., Sriram K., & Bush R. (2022). Routing attacks in BGP: A survey. IEEE Communications
Surveys & Tutorials, 24(4), 2454–2493. https://doi.org/10.1109/COMST.2022.3141096.
8. Liu H., Wang X., & Chen Y. (2023). Secure routing in software-defined networks. IEEE Transactions on
Network and Service Management, 20(2), 1234-1248. https://doi.org/10.1109/TNSM.2023.3267892.
9. Li Y., Kumar A., & Wang G. (2020). Quality-of-service modeling for cyber-physical systems under stress.
Future Internet, 12(8), 135. https://doi.org/10.3390/fi12080135.
10. Sterbenz J. P. G. (2020). Design principles for resilient networks. Computer Communications, 155, 1–
17. https://doi.org/10.1016/j.comcom.2020.02.001.
11. Al-Sada B., Sadighian A., & Oligeri G. (2024). MITRE ATT&CK: State of the art and way forward. ACM
Computing Surveys, 57(2), Art. 35. https://doi.org/10.1145/3687300 (dl.acm.org).
12. Resilience for Compounding and Cascading Events [Електронний ресурс] / National Academies of Sciences,
Engineering, and Medicine. – Washington, DC: NASEM, 2022. – https://doi.org/10.17226/26659 (nhess.copernicus.org).
13. Enhancing the Resilience of Health Care and Public Health Critical Infrastructure: Proceedings of a
Workshop – in Brief [Електронний ресурс] / National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine. –
 Washington, DC: NASEM, 2025. – https://doi.org/10.17226/29081.
14. Enhancing the Resilience of the Nation’s Electricity System [Електронний ресурс] / National Academies of
Sciences, Engineering, and Medicine.  Washington, DC: NASEM, 2017.  https: // doi.org / 10.17226 /24836 (nap.
nationalacademies.org).
15. Sterbenz J. P. G., Hutchison D., Çetinkaya E. K., Jabbar A., Rohrer J. P., Schöller M., & Smith P. (2014). Resili
ence and survivability in communication networks: Strategies, principles, and survey of disciplines. Computer
Networks, 79, 112-136. https://doi.org/10.1016/j.comnet.2014.10.006.
16. Buldyrev S. V., Parshani R., Paul G., Stanley H. E., & Havlin S. (2010). Catastrophic cascade of failures in
interdependent networks. Nature, 464(7291), 1025-1028. https://doi.org/10.1038/nature08932.
17. Newman M. E. J. (2010).  Networks: An introduction. Oxford University Press.  https://doi.org/10.1093
/acprof:oso/9780199206650.001.0001.
18. Yang Z., Barroca B., Weppe A., et al. (2023). Indicator-based resilience assessment for critical infrastructures –
 A review. Safety Science, 160, 106049. https://doi.org/10.1016/j.ssci.2022.106049 (Scribd).
19. Holme P., & Saramäki J. (2012). Temporal networks. Physics Reports, 519(3),  97-125.  https: // doi.org /
10.1016/ j.physrep. 2012.03.001.
20. Cyber Deterrence and Hybrid Conflict  [Електронний ресурс]  / RAND Corporation. 2021.  https: //doi.org/
10.7249/RR2861.
21. Linkov I., Bridges T., Creutzig F., Decker E., Fox-Lent C., Kröger W., et al. (2014). Changing the resilience
paradigm. Nature Climate Change, 4(6), 407–409. https://doi.org/10.1038/nclimate2223.
22. Gamage D., Abeywardena K., Jayakody S., & Gunathillake J. (2020). Security and reliability in Internet of
Things: A survey. IEEE Communications Surveys & Tutorials, 22(3),  1168-1192.  https://doi. org/10.1109/ COMST.
2020.2998958.
23. Cárdenas A. A., Amin S., & Sastry S. (2016). Research challenges for the security of control systems.
Computers & Security, 61, 9–19. https://doi.org/10.1016/j.cose.2016.04.002.
24. Hollnagel E., Woods D. D., & Leveson N. (2019). Resilience engineering: Concepts and precepts (2nd ed.).
CRC Press. https://doi.org/10.1201/9781315600646.
25. Rinaldi S. M., Peerenboom J. P., & Kelly T. K. (2001). Identifying, understanding, and analyzing critical
infrastructure interdependencies. IEEE Control Systems Magazine, 21(6), 11–25. https://doi.org/10.1109/37.969131.
26. Ganin A. A., Pruyt E., Keisler J. M., & Linkov I. (2017). Resilience and efficiency in transportation networks.
Science Advances, 3(12), e1701079. https://doi.org/10.1126/sciadv.1701079.
27. Oughton E. J., Frias Z., van der Gaast S., & Nguyen H. Q. (2021). Evaluating 5G deployment strategies for
smart manufacturing. Computers in Industry, 127, 103471. https://doi.org/10.1016/j.compind.2021.103471.
28. Laprie J.-C., Kanoun K., & Kaâniche M. (2007). Modelling interdependencies between the electricity and
information infrastructures. Safety Science, 45(4), 457-473. https://doi.org/10.1016/j.ssci.2006.09.007.
29. Kshetri N., & Voas J. (2022). Cybersecurity for energy infrastructure: Trends and future directions. Renewable
and Sustainable Energy Reviews, 153, 111672. https://doi.org/10.1016/j.rser.2021.111672.
30. Manzano-Agugliaro F., García-Cruz A., Zapata-Sierra A., & Montoya F. G. (2020). A global review of
cybersecurity in agricultural environments. Computers and Electronics in Agriculture, 173, 105126. https:// doi.org/
10.1016/j.compag.2019.105126.
31. Paul S., Shukla A., Gupta V., & Jain S. (2019). Risk analysis for SCADA communication to enhance the
resilience of smart grids. IEEE Access, 7, 46768–46782. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2019.2910062.
32. Bureš M., Černý M., & Králík K. (2022). Simulation of cyber‑physical attacks on water distribution systems.
Computers & Security, 116, 103044. https://doi.org/10.1016/j.cose.2022.103044.
33. Ganin A. A., & Linkov I. (2016). Operational resilience: Concepts, design, and analysis. Scientific
Reports, 6, 19540. https://doi.org/10.1038/srep19540.
34. Sterbenz J. P. G., Hutchison D., Çetinkaya E. K., Jabbar A., Rohrer J. P., Schöller M.,  & Smith P. (2013). 
Evaluation of network resilience and survivability: Strategies, principles, and metrics. Computer Networks, 57(8), 1637-
1665. https://doi.org/10.1016/j.comnet.2012.10.019.