Программа курса "Кибербезопасность. Продвинутый уровень"

Данный курс является логическим продолжением программы “Кибербезопасность: фундаментальный уровень” для 9 класса и представляет собой второй этап трехлетней программы подготовки специалистов по кибербезопасности. Курс разработан с учетом знаний и навыков, полученных учащимися в 9 классе, и нацелен на углубленное изучение специализированных областей кибербезопасности.

Объем курса: 144 академических часа (4 часа в неделю)
Соотношение теории и практики: 30% теории, 70% практики
Целевая аудитория: учащиеся 10 класса физико-математической школы, прошедшие курс 9 класса

Цель курса: сформировать углубленные знания и специализированные практические навыки в области кибербезопасности, необходимые для решения комплексных задач и успешного участия в профильных соревнованиях.

Задачи курса:

• Углубить понимание технических аспектов кибербезопасности
• Развить навыки анализа сложных уязвимостей и проведения тестирования на проникновение
• Сформировать специализированные компетенции в выбранных областях кибербезопасности
• Подготовить учащихся к успешному участию в национальных соревнованиях по кибербезопасности
• Заложить основы для профессионального развития в сфере информационной безопасности

1. Методология тестирования на проникновение (6 часов)
   • Стандарты тестирования (PTES, OSSTMM, OWASP)
   • Этапы тестирования на проникновение
   • Документирование процесса и результатов
   • Управление уязвимостями

2. Техники сбора информации (6 часов)
   • Пассивная и активная разведка
   • OSINT и его инструменты
   • Продвинутые техники сканирования и энумерации
   • Анализ поверхности атаки

3. Методы эксплуатации уязвимостей (6 часов)
   • Классификация эксплоитов
   • Структура эксплоитов и их разработка
   • Обход защитных механизмов
   • Пост-эксплуатация и закрепление в системе

4. Практикум: Комплексное тестирование на проникновение (6 часов)
   • Моделирование многоэтапной атаки в контролируемой среде
   • Применение методологии и инструментов на практике
   • Составление профессионального отчета
   • Разработка рекомендаций по устранению уязвимостей

1. Продвинутые атаки на сетевую инфраструктуру (6 часов)
   • Атаки типа “человек посередине”
   • Атаки на маршрутизацию и DNS
   • Эксплуатация уязвимостей в сетевых протоколах
   • Обход сетевых средств защиты

2. Обнаружение и предотвращение вторжений (6 часов)
   • Архитектура систем IDS/IPS
   • Сигнатурный и поведенческий анализ
   • Анализ и корреляция событий безопасности
   • Настройка правил обнаружения

3. Безопасность беспроводных сетей (6 часов)
   • Протоколы безопасности Wi-Fi (WEP, WPA, WPA2, WPA3)
   • Уязвимости беспроводных сетей и их эксплуатация
   • Атаки на Bluetooth и другие беспроводные протоколы
   • Защита беспроводных инфраструктур

4. Практикум: Анализ и защита сетевой инфраструктуры (6 часов)
   • Развертывание и настройка систем IDS/IPS
   • Моделирование и обнаружение сложных сетевых атак
   • Аудит безопасности беспроводных сетей
   • Создание защищенной сетевой архитектуры

1. Современные криптографические системы (6 часов)
   • Эллиптические кривые в криптографии
   • Постквантовая криптография
   • Гомоморфное шифрование
   • Алгоритмы с нулевым разглашением

2. Методы криптоанализа (6 часов)
   • Линейный и дифференциальный криптоанализ
   • Атаки по сторонним каналам
   • Криптоанализ асимметричных систем
   • Статистические методы в криптоанализе

3. Протоколы защищенного обмена данными (6 часов)
   • TLS/SSL: архитектура и реализация
   • Протоколы защищенной передачи сообщений
   • Протоколы аутентификации
   • Квантовые протоколы распределения ключей

4. Практикум по криптографии и криптоанализу (6 часов)
   • Реализация криптографических алгоритмов
   • Анализ и атаки на криптографические протоколы
   • Аудит реализаций криптографических систем
   • Решение криптографических задач CTF высокого уровня

1. Основы реверс-инжиниринга (6 часов)
   • Архитектура процессоров и набор команд
   • Форматы исполняемых файлов (ELF, PE)
   • Инструменты дизассемблирования и отладки
   • Анализ потока управления и данных

2. Методы анализа вредоносного ПО (6 часов)
   • Статический анализ вредоносного кода
   • Динамический анализ и инструментация
   • Техники обфускации и противодействие им
   • Песочницы и виртуальные среды анализа

3. Типы вредоносного ПО и техники атак (6 часов)
   • Руткиты и буткиты
   • Банковские трояны и шпионское ПО
   • Программы-вымогатели
   • Продвинутые постоянные угрозы (APT)

4. Практикум по реверс-инжинирингу (6 часов)
   • Анализ обфусцированного кода
   • Восстановление алгоритмов из бинарного кода
   • Безопасный анализ образцов вредоносного ПО
   • Разработка сигнатур для обнаружения вредоносного ПО

1. Современные веб-технологии и их уязвимости (6 часов)
   • Архитектура и безопасность одностраничных приложений (SPA)
   • API безопасность (REST, GraphQL)
   • WebSockets и Server-Sent Events
   • Безопасность микросервисной архитектуры

2. Продвинутые атаки на веб-приложения (6 часов)
   • Сложные формы инъекций (второго порядка, слепые)
   • Server-Side Request Forgery (SSRF)
   • XML External Entities (XXE)
   • Атаки на механизмы аутентификации и авторизации

3. Обход механизмов защиты веб-приложений (6 часов)
   • Обход WAF и систем защиты
   • Техники обхода Content Security Policy
   • Атаки на кэширование и сайдинг
   • Эксплуатация race conditions

4. Практикум по анализу защищенности веб-приложений (6 часов)
   • Построение методологии тестирования сложных веб-приложений
   • Автоматизация поиска уязвимостей в веб-приложениях
   • Разработка эксплоитов для веб-уязвимостей
   • Проведение комплексного аудита веб-приложения

1. Модели безопасности облачных платформ (4 часа)
   • Модели обслуживания (IaaS, PaaS, SaaS) и модели ответственности
   • Архитектура безопасности основных облачных провайдеров
   • Управление идентификацией и доступом в облаке
   • Защита данных в облачных средах

2. Уязвимости и атаки в облачных средах (4 часа)
   • Ошибки конфигурации облачных ресурсов
   • Атаки на управление доступом
   • Компрометация учетных данных
   • Взаимодействие между арендаторами и утечки данных

3. Практикум по облачной безопасности (4 часа)
   • Анализ конфигурации облачной инфраструктуры
   • Настройка безопасности облачных сервисов
   • Моделирование атак на облачную инфраструктуру
   • Автоматизация проверок безопасности в облаке

1. Методология цифровой форензики (4 часа)
   • Принципы и стандарты цифровой форензики
   • Сбор и сохранение цифровых доказательств
   • Временная шкала и анализ артефактов
   • Юридические аспекты расследования

2. Анализ артефактов и индикаторов компрометации (4 часа)
   • Анализ файловой системы и журналов
   • Анализ оперативной памяти
   • Анализ сетевого трафика
   • Идентификация и анализ вредоносной активности

3. Практикум по расследованию инцидентов (4 часа)
   • Работа с инструментами цифровой форензики
   • Анализ скомпрометированной системы
   • Восстановление хронологии инцидента
   • Подготовка отчета о расследовании

1. Подготовка к специализированным категориям CTF (6 часов)
   • Продвинутые задачи по веб-безопасности
   • Сложные задачи по криптографии
   • Реверс-инжиниринг и PWN
   • Форензика и стеганография высокого уровня

2. Стратегии участия в командных соревнованиях (6 часов)
   • Распределение ролей в команде
   • Управление временем и ресурсами
   • Документирование и обмен информацией
   • Анализ и использование решений предыдущих соревнований

3. Методология исследования в кибербезопасности (6 часов)
   • Выбор темы и формулировка гипотезы
   • Обзор литературы и существующих исследований
   • Методы проведения экспериментов
   • Представление и публикация результатов

4. Разработка исследовательских проектов (6 часов)
   • Работа над индивидуальными и групповыми проектами
   • Консультации с экспертами из индустрии
   • Подготовка презентации проекта
   • Ретроспективный анализ и планирование развития

1. Лекции и семинары:
   • Углубленные лекции с разбором сложных концепций
   • Семинары с анализом реальных кейсов и инцидентов
   • Мастер-классы от специалистов-практиков

2. Лабораторные работы:
   • Работа в сложных изолированных средах
   • Комплексные сценарии с многоступенчатыми атаками
   • Использование профессиональных инструментов кибербезопасности

3. Проектная деятельность:

   • Долгосрочные исследовательские проекты
   • Моделирование реальных систем и их защита
   • Участие в хакатонах и соревнованиях

4. Исследовательская работа:

   • Самостоятельный поиск и анализ уязвимостей
   • Эксперименты с методами защиты и атаки
   • Подготовка научно-практических работ

1. Текущий контроль (40%):

   • Выполнение сложных лабораторных работ (25%)
   • Тесты по теоретическому материалу (10%)
   • Участие в дискуссиях и командной работе (5%)

2. Промежуточный контроль (20%):

   • Мини-CTF по модулям курса (10%)
   • Презентации промежуточных результатов проектов (10%)

3. Итоговый контроль (40%):

   • Комплексный исследовательский проект (20%)
   • Участие в соревнованиях и их результаты (10%)
   • Итоговое практическое испытание (10%)

1. “Атаки на системы и сети” (продвинутый уровень)
2. “Практическое реверс-инжиниринг”
3. “Веб-хакинг: продвинутые методы”
4. “Анализ вредоносного кода”
5. “Криптография и криптоанализ: математические основы”

1. Платформа HackTheBox (профессиональный уровень)
2. Ресурсы Offensive Security
3. Портал OWASP (продвинутые материалы)
4. GitHub-репозитории с инструментами и исследованиями по кибербезопасности
5. Архивы CTF-соревнований и их решения

1. Продвинутые среды для тестирования на проникновение
2. Специализированные инструменты для отдельных областей (форензика, реверс-инжиниринг)
3. Платформы для моделирования сложных атак
4. Средства автоматизации тестирования безопасности

1. Математика:
   • Алгебра и теория чисел (продвинутая криптография)
   • Теория вероятностей (стохастические атаки)
   • Математическая логика (формальная верификация)

2. Информатика:
   • Низкоуровневое программирование и архитектура ЭВМ
   • Компиляторы и интерпретаторы
   • Распределенные системы и параллельные вычисления

3. Физика:
   • Электромагнитные атаки по сторонним каналам
   • Квантовые вычисления и их влияние на криптографию
   • Физическая безопасность устройств

4. Экономика и право:
   • Оценка стоимости кибератак и защиты
   • Правовые последствия инцидентов
   • Международное законодательство в сфере кибербезопасности

• Продвинутые методологии тестирования на проникновение
• Современные техники анализа уязвимостей и эксплуатации
• Принципы работы и анализа вредоносного ПО
• Математические основы современной криптографии
• Методы расследования инцидентов безопасности
• Специфика безопасности в различных технологических средах (веб, облако, мобильные платформы)

• Проводить комплексное тестирование на проникновение
• Анализировать и реверсить сложное программное обеспечение
• Применять продвинутые методы криптоанализа
• Обнаруживать и анализировать современные киберугрозы
• Разрабатывать защищенные системы с учетом современных угроз
• Проводить научно-практические исследования в области кибербезопасности

• Системный подход к анализу безопасности сложных систем
• Методическое применение инструментов безопасности
• Эффективная командная работа при решении комплексных задач
• Непрерывное самообразование и адаптация к новым угрозам
• Критическое мышление и этичный подход к исследованиям

Данный курс является второй ступенью трехлетней программы и готовит к углубленной специализации в 11 классе. По окончании 10 класса учащиеся:

1. Будут готовы к освоению узкоспециализированных тем кибербезопасности в 11 классе:

   • Безопасность промышленных систем (ICS/SCADA)
   • Безопасность мобильных приложений
   • Безопасность Интернета вещей
   • Продвинутые методы машинного обучения в кибербезопасности
   • Безопасность блокчейн-технологий и Web3

2. Смогут успешно участвовать в национальных и международных соревнованиях по кибербезопасности среднего и высокого уровня.

3. Будут способны проводить самостоятельные исследования в выбранной области кибербезопасности.

4. Получат практические навыки, необходимые для стажировок в компаниях, специализирующихся на информационной безопасности.

Программа курса “Кибербезопасность: продвинутый уровень” для 10 класса физико-математической школы обеспечивает углубленное изучение специализированных областей кибербезопасности с акцентом на практическое применение и исследовательскую деятельность. Курс опирается на знания и навыки, полученные в 9 классе, и создает прочную основу для специализации в 11 классе. Программа сбалансирована по сложности и объему материала, учитывает профессиональные требования отрасли и способствует формированию специалистов, готовых к вызовам современной кибербезопасности.