Программа курса "Кибербезопасность. Профессиональный уровень"

Данный курс является завершающим этапом трехлетней программы подготовки специалистов по кибербезопасности в физико-математической школе. Он разработан с учетом комплекса знаний и навыков, полученных учащимися в 9 и 10 классах, и ориентирован на углубленную специализацию, профессиональное самоопределение и подготовку к поступлению в профильные вузы.

Объем курса: 144 академических часа (4 часа в неделю)
Соотношение теории и практики: 20% теории, 80% практики
Целевая аудитория: учащиеся 11 класса физико-математической школы, успешно освоившие программы 9 и 10 классов

Цель курса: сформировать профессиональные компетенции в специализированных областях кибербезопасности и подготовить выпускников к успешному продолжению образования и началу профессиональной карьеры.

Задачи курса:

• Обеспечить специализацию в выбранных областях кибербезопасности на основе индивидуальных образовательных траекторий
• Сформировать практические навыки решения комплексных задач кибербезопасности в условиях, приближенных к реальным
• Развить исследовательские компетенции и культуру профессионального самообразования
• Подготовить к успешному участию в международных соревнованиях по кибербезопасности
• Сформировать портфолио достижений для поступления в профильные вузы

1. Архитектура безопасности мобильных платформ (4 часа)

   • Модели безопасности iOS и Android
   • Песочница приложений и изоляция
   • Управление разрешениями
   • Механизмы защиты мобильных ОС

2. Анализ защищенности мобильных приложений (6 часов)

   • Реверс-инжиниринг мобильных приложений
   • Статический и динамический анализ
   • Инструментирование и перехват трафика
   • Обход защитных механизмов (root detection, SSL pinning)

3. Уязвимости мобильных приложений (4 часов)

   • Небезопасное хранение данных
   • Проблемы клиент-серверного взаимодействия
   • Уязвимости в компонентах приложений
   • Современные техники атак на мобильные платформы

4. Практикум по безопасности мобильных приложений (6 часов)

   • Комплексный аудит мобильного приложения
   • Разработка защищенного мобильного приложения
   • Применение OWASP Mobile Top 10 на практике
   • Тестирование систем мобильных платежей и аутентификации

1. Архитектура и компоненты IoT-систем (4 часа)

   • Аппаратное обеспечение IoT-устройств
   • Протоколы взаимодействия (MQTT, CoAP, Zigbee)
   • Архитектура IoT-платформ
   • Модель угроз для IoT-экосистем

2. Уязвимости устройств Интернета вещей (6 часов)

   • Аппаратные уязвимости (JTAG, UART, SPI)
   • Уязвимости прошивок
   • Проблемы защиты данных и конфиденциальности
   • Атаки на протоколы и сетевое взаимодействие

3. Методы защиты IoT-систем (4 часа)

   • Безопасная архитектура IoT-решений
   • Защищенные коммуникации и шифрование
   • Управление жизненным циклом устройств и обновлений
   • Мониторинг и реагирование на инциденты в IoT-средах

4. Практикум: Анализ и защита IoT-устройств (6 часов)

   • Анализ прошивок IoT-устройств
   • Проведение атак на тестовые IoT-устройства
   • Разработка защищенного IoT-прототипа
   • Построение защищенной инфраструктуры для IoT-устройств

1. Архитектура и специфика ICS/SCADA (4 часа)

   • Компоненты промышленных систем управления
   • Протоколы промышленной автоматизации (Modbus, DNP3, OPC UA)
   • Особенности эксплуатации промышленных систем
   • История инцидентов в промышленных системах (Stuxnet, Triton и др.)

2. Уязвимости промышленных систем (6 часов)

   • Типовые уязвимости в ICS/SCADA
   • Проблемы интеграции IT и OT
   • Устаревшие системы и проблемы обновления
   • Современные угрозы для промышленных систем

3. Защита промышленных систем управления (4 часа)

   • Стратегии сегментации сетей
   • Мониторинг и аномалии в промышленных сетях
   • Управление уязвимостями в ICS-средах
   • Стандарты и нормативные требования (IEC 62443, NERC CIP)

4. Практикум: Аудит и защита промышленных систем (6 часов)

   • Работа с эмуляторами промышленных систем
   • Анализ трафика промышленных протоколов
   • Моделирование атак на промышленные системы
   • Разработка стратегии защиты промышленного объекта

1. Современные технологии периметровой защиты (4 часа)

   • Next-Generation Firewalls и их возможности
   • Системы защиты от продвинутых угроз (APT)
   • Защита от DDoS-атак
   • Zero Trust архитектура

2. Технологии защиты конечных точек (6 часов)

   • EDR-системы (Endpoint Detection and Response)
   • Поведенческий анализ и обнаружение аномалий
   • Песочницы и изолированные среды
   • Защита от бесфайловых атак

3. Центры мониторинга безопасности (SOC) (4 часа)

   • Архитектура и компоненты SOC
   • SIEM-системы и корреляция событий
   • Процессы мониторинга и реагирования
   • Автоматизация действий по защите (SOAR)

4. Практикум: Построение комплексной системы защиты (6 часов)

   • Развертывание и настройка современных средств защиты
   • Создание правил корреляции для обнаружения сложных атак
   • Автоматизация реакции на инциденты
   • Тестирование эффективности внедренных мер защиты

1. Основы технологии блокчейн и криптографии (4 часа)

   • Архитектура и принципы работы блокчейн-систем
   • Алгоритмы консенсуса (PoW, PoS, DPoS и др.)
   • Смарт-контракты и децентрализованные приложения
   • Криптографические примитивы в блокчейн-системах

2. Уязвимости и атаки на блокчейн-системы (6 часов)

   • Уязвимости смарт-контрактов (переполнение, reentry, front-running)
   • Атаки на блокчейн-сети (51%, Sybil-атаки)
   • Уязвимости в криптовалютных кошельках и биржах
   • Социальная инженерия в криптовалютном пространстве

3. Аудит смарт-контрактов и безопасность DeFi (4 часа)

   • Методология аудита смарт-контрактов
   • Инструменты для анализа безопасности блокчейн-приложений
   • Особенности безопасности DeFi-протоколов
   • Защита от экономических атак и манипуляций

4. Практикум: Разработка и аудит безопасных блокчейн-решений (6 часов)

   • Создание и тестирование защищенных смарт-контрактов
   • Анализ уязвимостей в реальных проектах
   • Разработка и аудит децентрализованного приложения
   • Построение модели угроз для Web3-приложения

1. ИИ для обеспечения безопасности (4 часа)

   • Машинное обучение в обнаружении угроз
   • Поведенческая аналитика и аномалии
   • Автоматизированное реагирование на инциденты
   • Предиктивный анализ и упреждающая защита

2. Безопасность и уязвимости систем ИИ (6 часов)

   • Атаки на модели машинного обучения (adversarial examples)
   • Отравление данных (data poisoning)
   • Извлечение моделей и их архитектуры
   • Приватность данных в системах машинного обучения

3. Этические аспекты применения ИИ в кибербезопасности (4 часа)

   • Баланс автоматизации и человеческого контроля
   • Проблемы ложноположительных срабатываний
   • Предвзятость алгоритмов и их последствия
   • Ответственное применение ИИ для наступательной безопасности

4. Практикум: ИИ в кибербезопасности (6 часов)

   • Разработка системы обнаружения аномалий
   • Создание и тестирование adversarial examples
   • Построение защищенной модели машинного обучения
   • Автоматизация анализа уязвимостей с применением ИИ

1. Методология исследований в кибербезопасности (4 часа)

   • Выбор актуальных тем для исследований
   • Проведение литературного обзора и анализа существующих решений
   • Планирование и проведение экспериментов
   • Этические аспекты исследований в кибербезопасности

2. Разработка и реализация индивидуальных проектов (12 часов)

   • Консультации по выбранным темам
   • Создание и тестирование прототипов
   • Анализ полученных результатов
   • Подготовка научных публикаций и технических отчетов

3. Презентация и продвижение результатов (4 часов)

   • Подготовка докладов и презентаций
   • Участие в конференциях и конкурсах
   • Публикация исследований в профильных изданиях
   • Создание профессионального портфолио

4. Подготовка к поступлению и профессиональной карьере (4 часов)

   • Обзор образовательных программ вузов по кибербезопасности
   • Подготовка к профильным олимпиадам и конкурсам
   • Стажировки и проектная работа с компаниями-партнерами
   • Планирование профессионального развития в области кибербезопасности

1. Специализированные семинары:

   • Обсуждение актуальных исследований и новостей в сфере кибербезопасности
   • Углубленный анализ сложных концепций и технологий
   • Приглашенные лекции от ведущих специалистов отрасли

2. Продвинутые лабораторные работы:

   • Комплексные сценарии, моделирующие реальные условия
   • Групповые лабораторные работы с распределением ролей
   • Работа с профессиональными инструментами и платформами

3. Исследовательская деятельность:

   • Индивидуальные и групповые исследовательские проекты
   • Научные семинары и обсуждение результатов
   • Подготовка публикаций и докладов

4. Профессиональная практика:

   • Стажировки в компаниях-партнерах
   • Менторские программы с экспертами отрасли
   • Участие в реальных проектах по кибербезопасности

5. Соревновательная деятельность:

   • Участие в национальных и международных соревнованиях
   • Организация и проведение соревнований для младших классов
   • Создание и решение авторских задач

1. Текущий контроль (30%):

   • Выполнение продвинутых лабораторных работ (20%)
   • Активность на семинарах и дискуссиях (10%)

2. Проектная деятельность (50%):

   • Исследовательский проект (30%)
   • Участие в соревнованиях и результаты (20%)

3. Итоговая аттестация (20%):

   • Защита комплексного проекта перед экспертной комиссией
   • Демонстрация профессионального портфолио

1. “Продвинутое тестирование на проникновение” (Advanced Penetration Testing)
2. “Реверс-инжиниринг вредоносного ПО” (Practical Malware Analysis)
3. “Безопасность IoT: от теории к практике” (IoT Security)
4. “Криптовалюты и смарт-контракты: безопасность и уязвимости”
5. “Машинное обучение для кибербезопасности” (Machine Learning for Cybersecurity)

1. Специализированные платформы для продвинутого тестирования (Hack The Box Pro Labs, Offensive Security)
2. Ресурсы по исследованиям в области кибербезопасности (arXiv, IEEE Security & Privacy)
3. Профессиональные блоги и каналы ведущих специалистов
4. Архивы международных соревнований высокого уровня

1. Профессиональные инструменты для специализированных областей
2. Платформы для разработки и тестирования защищенных приложений
3. Среды для моделирования сложных инфраструктур
4. Инструменты для разработки и аудита блокчейн-приложений

1. Углубленная математика:

   • Теория сложности и криптографические доказательства
   • Алгебраические структуры в криптографии
   • Статистические методы анализа данных

2. Расширенная информатика:

   • Теория формальных языков и компиляторы
   • Распределенные вычисления и параллельное программирование
   • Методы искусственного интеллекта и нейронные сети

3. Экономика и управление:

   • Экономика информационной безопасности
   • Управление рисками в кибербезопасности
   • Оценка стоимости защиты и последствий инцидентов

4. Психология и социология:

   • Социальная инженерия и противодействие манипуляциям
   • Психология безопасности и человеческий фактор
   • Этические аспекты исследований безопасности

• Архитектуры и уязвимости специализированных систем (мобильные платформы, IoT, ICS)
• Продвинутых методов анализа и защиты информационных систем
• Принципов работы современных технологий (блокчейн, ИИ) и их безопасности
• Методологии исследований в области кибербезопасности
• Тенденций развития отрасли и требований к специалистам

• Проводить комплексный анализ безопасности сложных систем
• Разрабатывать и реализовывать стратегии защиты для различных технологических сред
• Выявлять и устранять уязвимости в специализированных системах
• Планировать и проводить исследования в области кибербезопасности
• Эффективно представлять результаты работы профессиональной аудитории

• Профессиональное применение специализированных инструментов
• Разработка собственных решений для задач кибербезопасности
• Эффективная работа в команде с разделением профессиональных ролей
• Критический анализ новых технологий и угроз
• Непрерывное профессиональное самообразование

Курс 11 класса завершает трехлетнюю программу подготовки и ориентирован на профессиональное самоопределение выпускников. По окончании курса учащиеся:

1. Сформируют профессиональное портфолио достижений для поступления в ведущие вузы:

   • Исследовательские проекты высокого уровня
   • Результаты участия в национальных и международных соревнованиях
   • Рекомендации от экспертов отрасли
   • Возможные публикации в профессиональных изданиях

2. Подготовятся к олимпиадам и конкурсам, дающим преимущества при поступлении:

   • Всероссийская олимпиада школьников по информатике
   • Профильные олимпиады по кибербезопасности
   • Конкурсы научно-технических проектов

3. Определятся с направлением дальнейшего профессионального развития:

   • Выбор специализации в кибербезопасности
   • Выбор образовательной траектории (вуз, программа, возможности стажировок)
   • Построение индивидуальной карьерной стратегии

Программа курса “Кибербезопасность: профессиональный уровень” для 11 класса физико-математической школы представляет собой завершающий этап комплексной подготовки в области информационной безопасности. Курс обеспечивает углубленную специализацию в наиболее актуальных областях кибербезопасности, формирует профессиональные компетенции высокого уровня и готовит выпускников к успешному продолжению образования и профессиональной карьере. Структура и содержание курса отражают современные тенденции развития отрасли и требования к специалистам по кибербезопасности, что позволяет выпускникам быть конкурентоспособными при поступлении в ведущие вузы и дальнейшем трудоустройстве.