Modelo de simulação para detectar invasões cibernéticas em gêmeos digitais industriais
| dc.contributor.advisor1 | Silva Junior, Waldir Sabino da | |
| dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/2925380715531711 | eng |
| dc.contributor.advisor1orcid | https://orcid.org/0000-0003-3095-0042 | eng |
| dc.contributor.referee1 | Araújo, Gabriel Matos | |
| dc.contributor.referee1Lattes | https://lattes.cnpq.br/4461794616207452 | eng |
| dc.contributor.referee2 | Pinto, Milena Faria | |
| dc.contributor.referee2Lattes | https://lattes.cnpq.br/9537851345288279 | eng |
| dc.contributor.referee3 | Carvalho, Celso Barbosa | |
| dc.contributor.referee3Lattes | https://lattes.cnpq.br/8269546823033896 | eng |
| dc.contributor.referee4 | Ayres Junior, Florindo Antônio de Carvalho | |
| dc.contributor.referee4Lattes | https://lattes.cnpq.br/1919442364965261 | eng |
| dc.creator | Rodrigues, Cláudio Henrique Albuquerque | |
| dc.creator.Lattes | https://lattes.cnpq.br/2467623024939801 | eng |
| dc.creator.orcid | https://orcid.org/0009-0008-6176-5337 | eng |
| dc.date.issued | 2026-03-23 | |
| dc.description.abstract | The consolidation of industry 4.0 and the widespread adoption of digital twins rely intrinsically on the integrity of data flows from the industrial internet of things. However, the convergence of information technology and operational technology now exposes critical infrastructures to cyber threats that compromise the synchronization between physical assets and their virtual models. Traditional defense approaches, focusing solely on protocol layer security or complex machine learning algorithms, often fail to balance efficacy and computational cost on resource-constrained edge devices. This thesis proposes and validates a protocol-agnostic statistical data rate monitoring approach, grounded on the premise that industrial traffic exhibits deterministic and cyclic behavior. Using a simulation environment based on containerization Docker and the MQTT protocol, scenarios of normal operation and denial of service, Man-in-the-Middle, and command injection (intrusion) attacks were emulated. The proposed method, employing a parametric statistical threshold μ + 3σ, demonstrated high effectiveness as a first line of defense, achieving a true positive rate of 100% and a false positive rate of 0% in the evaluated scenarios. The results confirm that it is possible to ensure real-time anomaly detection with minimal computational cost, offering a viable solution for protecting digital twins in heterogeneous industrial environments. | eng |
| dc.description.resumo | A consolidação da indústria 4.0 e a adoção generalizada de gêmeos digitais dependem intrinsecamente da integridade do fluxo de dados proveniente da internet industrial das coisas. No entanto, a convergência entre tecnologia da informação e tecnologia operacional expõe infraestruturas críticas a ameaças cibernéticas que comprometem a sincronização entre os ativos físicos e seus modelos virtuais. As abordagens tradicionais de defesa, focadas apenas na segurança da camada de protocolo ou em algoritmos complexos de aprendizado de máquina, frequentemente falham em equilibrar eficácia e custo computacional em dispositivos de borda com recursos limitados. Esta tese propõe e valida uma abordagem de monitoramento estatístico da taxa de dados, agnóstica ao protocolo, fundamentada na premissa de que o tráfego industrial possui um comportamento determinístico e cíclico. Utilizando um ambiente de simulação baseado em conteinerização (Docker) e o protocolo MQTT, foram emulados cenários de operação normal e ataques de negação de ser- viço, Man-in-the-Middle e injeção de comandos (intrusão). O método proposto, que utiliza um limiar estatístico paramétrico μ + 3σ, demonstrou alta eficácia como primeira linha de defesa, alcançando uma taxa de verdadeiros positivos de 100% e taxa de falsos positivos de 0% nos cenários avaliados. Os resultados comprovam que é possível garantir a detecção de anomalias em tempo real com mínimo custo computacional, oferecendo uma solução viável para a proteção de gêmeos digitais em ambientes industriais heterogêneos. | eng |
| dc.format | application/pdf | * |
| dc.identifier.citation | RODRIGUES, Cláudio Henrique Albuquerque. Modelo de simulação para detectar invasões cibernéticas em gêmeos digitais industriais. 2026. 74 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal do Amazonas, Manaus (AM), 2026. | eng |
| dc.identifier.uri | https://tede.ufam.edu.br/handle/tede/11618 | |
| dc.language | por | eng |
| dc.publisher | Universidade Federal do Amazonas | eng |
| dc.publisher.country | Brasil | eng |
| dc.publisher.department | Faculdade de Tecnologia | eng |
| dc.publisher.initials | UFAM | eng |
| dc.publisher.program | Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica | eng |
| dc.rights | Acesso Aberto | |
| dc.rights.uri | https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | por |
| dc.subject | Gêmeos digitais | por |
| dc.subject | Digital twins | eng |
| dc.subject | Cibersegurança industrial | por |
| dc.subject | LIoT | por |
| dc.subject | Detecção de anomalias | por |
| dc.subject | Monitoramento estatístico | por |
| dc.subject | Industrial cybersecurity | eng |
| dc.subject | Anomaly detection | eng |
| dc.subject | Statistical monitoring | eng |
| dc.subject.cnpq | ENGENHARIAS: ENGENHARIA ELETRICA: TELECOMUNICACOES: SISTEMAS DE TELECOMUNICACOES | eng |
| dc.thumbnail.url | https://tede.ufam.edu.br/retrieve/93207/TESE_ClaudioRodrigues_PPGEE.pdf.jpg | * |
| dc.title | Modelo de simulação para detectar invasões cibernéticas em gêmeos digitais industriais | eng |
| dc.title.alternative | Simulation model to detect cyber intrusions in industrial digital twins | eng |
| dc.type | Tese | eng |
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