Õppeaine eesmärk on tutvustada üliõpilastele küberfüüsiliste süsteemide (CPS) põhikomponente ja arhitektuuri ning valdkonna põhiterminoloogiat. Erilist tähelepanu pööratakse küberturbe väljakutsetele, mis eristavad CPS-i traditsioonilistest IT-süsteemidest, keskendudes eelkõige protsessijuhtimissüsteemidele (ICS). Aine edendab turvalise projekteerimise põhimõtet (secure-by-design) ning tutvustab struktureeritud ohumudeldamise meetodeid, et toetada kriitilist mõtlemist potentsiaalsete küberohtude üle CPS-keskkondades.

The aim of this course is to familiarize students with the core components and architecture of Cyber-Physical Systems (CPS), along with key terminology used in this domain. Special emphasis is placed on the cybersecurity challenges that distinguish CPS from traditional IT systems, with a particular focus on Industrial Control Systems (ICS). The course promotes a secure-by-design mindset and introduces structured threat modeling techniques to support critical thinking about potential cybersecurity threats in CPS environments.

Õppeaine läbinud üliõpilane:
- identifitseerib küberfüüsikaliste süsteemide (CPS) peamisi komponente ja nendega seotud võrgustikuarhitektuuri mudeleid;
- tuvastab ja analüüsib CPS-i sihtivaid küberohte ning rakendatavaid vastumeetmeid;
- analüüsib tuntud tööstusjuhtimissüsteemide (ICS) küberturbeintsidente ja nende tagajärgi;
- koostab CPS-i ohumudeleid, kasutades struktureeritud metoodikaid.

After completing this course, the student:
- expounds the main components of CPS and relevant network architecture models;
- identifies and analyses cyber threats targeting CPS, along with applicable countermeasures;
- analyses well-known ICS cybersecurity incidents and their implications;
- conducts threat modeling for CPS using structured methodologies.

Küberfüüsilised süsteemid (CPS) moodustavad kaasaegse kriitilise taristu selgroo, alates elektrivõrkudest kuni veepuhastusjaamadeni. Nende turvalisus on hädavajalik nii riigi vastupanuvõime kui ka avaliku ohutuse tagamiseks. Õppeaine tutvustab CPS-i põhikontseptsioone, keskendudes nende unikaalsetele küberjulgeoleku väljakutsetele. Selleks, et luua alus teadmistele ka üliõpilastel, kellel puudub varasem kokkupuude valdkonnaga, antakse alguses ülevaade asjade interneti (IoT) süsteemidest, sealhulgas olulistest võrguarhitektuuri mudelitest ja küberturbe põhimõistetest. Sellele baasile tuginedes pühendatakse suurem osa õppeainest protsessijuhtimissüsteemide (ICS) käsitlemisele, mida peetakse keerukate süsteemide süsteemideks. Peamisteks teemadeks on ICS-i arhitektuur, CPS-ile omased ohumaastikud, märkimisväärsed ICS-i küberründed, süvakihtkaitse (defense-in-depth) strateegiad, turvalise projekteerimise põhimõtted ning struktureeritud ohumudeldamise meetodid. Üliõpilased analüüsivad ajaloolisi ICS-i küberründeid, uurivad turvalise projekteerimise kontseptsioone ning rakendavad ohumudeldamise metoodikaid (nt STRIDE) praktilises töötoas, et tuvastada potentsiaalseid turvariske CPS-keskkondades.

Cyber-Physical Systems (CPS) form the backbone of modern critical infrastructure, from power grids to water treatment plants, making their security essential to national resilience and public safety. This course introduces the fundamental concepts of CPS, with a focus on their unique cybersecurity challenges. To bridge the gap for students new to this domain, the course provides an overview of Internet of Things (IoT) systems, covering essential network architecture models and foundational cybersecurity concepts. Building on this foundation, the majority of the course is then dedicated to Industrial Control Systems (ICS), which are considered complex systems of systems. Key topics include ICS architecture, CPS-specific threat landscapes, notable ICS cyberattacks, defense-in-depth strategies, secure-by-design principles, and structured threat modeling approaches. Students will analyze historical ICS cyberattacks, explore secure-by-design concepts, and apply threat modeling methodologies (e.g., STRIDE) during a dedicated workshop to identify potential security threats in CPS environments.

Üliõpilaste sooritust hinnatakse lühikeste ülesannete ning lõpliku ohumudeldamise töötoa aruande alusel. Õppeaines kasutatakse arvestatud/mittearvestatud hindamissüsteemi. Hinnang arvestatud antakse juhul, kui üliõpilane saavutab üle 60% kõigist tegevustest saadaolevatest punktidest.

Student performance will be assessed through short tasks and a final threat modeling workshop report. The course uses a pass/fail grading system. A "pass" is awarded upon achieving more than 60% of the total points available across all course activities.

Vastavalt kursuse õppejõu antud juhenditele.

In accordance with the instructions of the lecturer

There is no designated textbook for this course. Selected academic papers, technical documentation, and case studies will be provided weekly via the TalTech Moodle.

Õppeainel puudub määratud õpik. Iganädalaselt tehakse TalTechi Moodle’i keskkonna kaudu kättesaadavaks valitud teadusartiklid, tehniline dokumentatsioon ja juhtumiuuringud.

Shaymaa Mamdouh Mohammed Radwan Khalil, doktorant-nooremteadur (IT - tarkvarateaduse instituut)