УДК 004.056

Применение технологий виртуальной реальности в сфере кибербезопасности

Третьякова Софья Владимировна – студент МИРЭА – Российского технологического университета.

Свищёв Андрей Владимирович – страший преподаватель кафедры Практической и прикладной информатики МИРЭА – Российского технологического университета.

Аннотация: На сегодняшний множество компаний и предприятий пользуются Интернет-ресурсами, именно поэтому растет потребность в защите своего онлайн-пространства. Вот почему компании сейчас постоянно находятся в постоянном поиске квалифицированных специалистов с целью обезопасить свой бизнес. Организации используют сотрудника по кибербезопасности для защиты своего программного обеспечения и системы сетевой безопасности. В статье рассматривается возможное применение технологий виртуальной реальности в работе специалиста по информационной безопасности с целью решения проблемы нехватки квалифицированных специалистов в данной отрасли.

Ключевые слова: ИТ, виртуальная реальность, кибербезопасность, технологии, защита, угрозы, специалист.

Если взглянуть на историю технологии, то можно увидеть, что каждые 15 лет появляются инновационные технологии. На сегодняшний день технология виртуальной реальности является одной из наиболее продвинутых и быстроразвивающихся в сфере информационных технологий. Инструменты виртуальной реальности позволяют создавать ощущение полного погружения, то есть дают возможность не только видеть картинку на экране, но и взаимодействовать с окружающим миром. Причем все это происходит в реальном времени, что позволяет наши глазам, считывающим информацию каждые 3 миллисекунды, видеть виртуальный 3D мир без задержек.

В настоящее время виртуальные системы находят применение в различных областях. [1] Обозначим несколько основных направлений развития отрасли в зависимости от контента и сферы применения. Технологии виртуальной реальности находят применение в компьютерных и киноиндустрии, культуре, туризме, социальных сетях, образовании, медицине, торговле, недвижимости, промышленности. На сегодняшний день разработка VR-решений происходит в основном в бизнес сегменте. Рост рынка виртуальной реальности связан не только с преимуществом развития этих технологий, но и с развитием и удешевлением технической части. Появление автономных и гибридных шлемов виртуальной реальности, стремительное развитие и оптимизация программного обеспечения – все это дает новые возможности и упрощает интеграцию виртуальной реальности в разные сферы деятельности.

Критически важной технологией для достижения эффекта погружения в виртуальную реальность является позиционный трекинг (positional tracking). [2] Он дает возможность отслеживать положение с помощью аппаратных средств и программного обеспечения, которые позволяют определить абсолютное положение объекта в пространстве. В совокупности с отслеживанием ориентации становится возможным измерять и передавать в устройства виртуальной реальности все 6 степеней свободы (6-DoF) реального мира.

Цель оценки 6 степеней свободы состоит в том, чтобы восстановить относительное положение (три степени свободы) и вращение (еще три степени свободы) некоторого жесткого объекта, например, гарнитуры или контроллера, относительно некоторой исходной системы координат, такой как камера. Позиционное отслеживание может быть реализовано с помощью различных технологий. В настоящее время доступные системы включают механические трекеры, магнитные трекеры, ультразвуковые трекеры и отслеживание на основе GPS или Wi-Fi. Наиболее широко используемая технология – это оптическое отслеживание. [3] При оптическом отслеживании одна или несколько камер с широким углом обзора фиксируют набор опорных точек, например, инфракрасными светодиодами или световозвращающими маркерами с активной подсветкой, установленными на контроллере виртуальной реальности или гарнитуре. По измеренным местоположениям светодиодов или маркеров на изображении камеры затем оценивается положение HMD или контроллера. Расположение маркеров на отслеживаемом устройстве обычно известно из его конструкции или откалибровано изготовителем. Для нахождения положения тела в пространстве необходимо решить перспективно-точечную задачу (PnP) [4], которая заключается в определении размещения объекта в 3D пространстве по перспективной проекции объекта на плоскость сенсора камеры. Фундаментальной математической моделью Perspective-n-Point задачи является система уравнений. Количество решений зависит от числа точек в 3D-модели объекта. Однозначное решение для определения 6 степеней свободы расположения тела можно получить как минимум при 4 точках.

Координаты тела в 3D пространстве, рассчитываются по формуле (1):

где (x, y, z, 1) – трехмерная точка в локальном устройстве или объекте, представленная в системе координат в виде четырехэлементного вектора через однородные координаты.

(x^c, y^c, w^c) – трехмерная точка, представляющая собой преобразованные координаты 3D точки.

Матрица умножается на точку (x, y, z, 1) и преобразует ее в пространство обзора, где камера находится в начале координат. В данном случае aspect ratio отражает соотношение сторон, полученного делением ширины изображения к его высоте. представляют собой преобразованные координаты 3D точки в пространстве обзора таким образом, что камера или базовая станция находятся в начале координат. На рисунке 1 приведена схема нахождения координат объекта в 3D пространстве с помощью PnP решения.

Рисунок 1. Схема нахождения координат объекта в 3D пространстве с помощью PnP решения.

В современных VR системах существует два вида трекинга: внутренний и внешний.

При внутреннем (inside – out) трекинге камера или датчики располагаются на отслеживаемом устройстве (например, HMD) для определения положения объекта по отношению к внешней среде. При перемещении объекта с гарнитурой датчик повторно координирует свое положение в комнате, создавая впечатление движения по виртуальной среде в режиме реального времени. Такая система трекинга используется в Oculus Rift s и Oculus Quest. Преимущества такого подхода – свобода передвижения без ограничения пространства, наименьшая стоимость и простота настройки. Недостатками внутреннего трекинга является небольшая точность и задержка. Данный вид трекинга требует хорошего компьютерного зрения, например, не все камеры способны фиксировать положение если они находятся вне обозрения.

При внешнем (outside-in) трекинге датчики размещаются в стационарном месте, то есть гарнитура отслеживается внешними устройствами, например, базовыми станциями. Несколько камер размещаются в комнате и определяют положение гарнитуры по отношению к окружающей среде. Такая система используется в Oculus Rift, Valve Index, HTC VIVE Cosmos Elite, PS VR. Внешний трекинг фиксирован и именно поэтому является более точным. По сравнению с внутренним трекингом обладает меньшей задержкой. Однако внешний трекинг обладает рядом недостатков. Основная проблема в технологиях данного подхода является окклюзия, связанная с ограничениями по перемещению и сложностью отслеживания объекта при выходе его из поля зрения камер и развороте. Также внешний трекинг требует большего количества оборудования, что приводит к повышению стоимости.

Для того чтобы специалист по информационной безопасность мог наглядно увидеть представление сетевой инфраструктуры организации для быстрого выявления потенциальных угроз, можно воспользоваться отличным вариантом – созданием интерактивного вириального 3D пространства. Все подключенные ресурсы предприятия, такие как сервера, ПК, мобильные устройства, шлюзы, маршрутизаторы и коммутаторы и т.д. могут быть представлены определенными 3D моделями с помощью устройств виртуальной реальности. Специалисты кибербезопасности смогут контролировать передачу информации о трафике данных и выявлять потенциальные угрозы, связанные с этими устройствами с возможностью быстрой и надёжной их дезактивации.

Для организации рабочего пространства специалистов в сфере безопасности стартапом ProtectWise из Колорадо был создан инструмент виртуальной реальности под названием Immersive Grid. [5] Он представляет собой платформу для управления компьютерными сетями внутри трехмерного виртуального пространства. Все данные и атрибуты компании представлены в виде зданий внутри виртуального города, сгруппированные по бизнес-единицам или географии. Форма здания обозначает тип устройства; высота представляет трафик IP-сети; ширина демонстрирует, какая пропускная способность идет на устройство, а с помощью цвета указывается вероятность угрозы или повышенная активность для конкретного устройства. Применение подобных технологий может виртуализировать технически сложную работу специалиста по информационной безопасности, сделать ее более наглядной и интересной для более широкого круга специалистов данной отрасли.

Таким образом, в связи с существующей проблемой нехватки квалифицированных специалистов по кибербезопасности есть возможность с помощью технологических средств виртуальной реальности расширения круга людей, подходящих для работы и уменьшения барьера технических навыков, мешающим людям попасть в профессию.

Список литературы

1. Сферы применения виртуальной реальности [Электронный ресурс]. – Режим доступа: URL: https://nextspace.work/sfery-primeneniya-virtualnoi-realnosti.
2. Positional tracking – VR AR & XR Wiki [Электронный ресурс]. – Режим доступа: URL: https://xinreality.com/wiki/Positional_tracking.
3. Обзор методов и технологий отслеживания положения для виртуальной реальности [Электронный ресурс]. – Режим доступа: URL: https://habr.com/ru/post/397757.
4. A Review of Solutions for Perspective-n-Point Problem in Camera Pose Estimation [Электронный ресурс]. – Режим доступа: URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/1087/5/052009/pdf.
5. Технологии дополненной реальности в сфере государственного управления [Электронный ресурс]. – Режим доступа: URL: https://cyberleninka.ru/article/n/tehnologii-dopolnennoy-realnosti-v-sfere-gosudarstvennogo-upravleniya/viewer.