Prezenční studium

4 roky

prof. Ing. Jaroslav Koton, Ph.D.

Předseda :
prof. Ing. Jaroslav Koton, Ph.D.
Člen interní :
doc. Ing. Ondřej Ryšavý, Ph.D.
doc. Dr. Ing. Petr Hanáček
doc. Ing. Karel Burda, CSc.
doc. Ing. Václav Zeman, Ph.D.
prof. Ing. Jan Hajný, Ph.D.
prof. Ing. Jiří Mišurec, CSc.
Člen externí :
doc. Ing. Otto Dostál, CSc.

Doktorand se naučí tvůrčím způsobem využívat nabyté teoretické znalosti při návrhu nových bezpečnostních zařízení a systémů. Orientuje se ve zpracování dat, v návrhu a použití kryptografických systémů a v problematice kybernetické bezpečnosti. Vyzná se v telekomunikačních systémech, v zabezpečení přenosu proti chybám, v synchronizaci sítí. Umí připravovat nové služby a technicky řešit problémy s tím spojené.

Studijní obor je zaměřen na vědeckou výchovu doktorandů s hlubokými znalostmi teorie sdělování, přenosu informací, jejich zabezpečení, principy kryptografie a systémové bezpečnosti. Hlavní části studia tvoří předměty aplikované matematiky, teorie sdělování, uchování dat, a telekomunikační techniky. Absolvent má široké znalosti komunikačních a informačních technologií, datových přenosů a jejich zabezpečení, včetně užití i návrhu software s tím spojeným. Je schopen se orientovat v moderních šifrách a kryptografických protokolech, ověřit jejich bezpečnost a navrhnout jejich konkrétní využití v komunikačních systémech. Na aplikační úrovni se velmi dobře orientuje v problematice operačních systémů, databázových systémů, metod statistické analýzy, distribuovaných aplikací apod. Na vysoké úrovni zvládá algoritmizaci úloh. Je schopen navrhovat nová technologická řešení komunikačních, informačních a podpůrných služeb s ohledem za zajištění vysoké míry bezpečnosti. Je schopen porozumět a sám navrhovat moderní komunikační systémy zajišťující kybernetickou bezpečnost.

Absolventi programu "Informační bezpečnost" se uplatňují zejména ve výzkumných, vývojových a projekčních týmech, v oblasti odborné činnosti ve výrobních nebo obchodních organizacích, v akademické sféře a v dalších institucích zabývajících se vědou, výzkumem, vývojem a inovacemi, ve všech oblastech společnosti, kde dochází k aplikaci a využití komunikačních systémů a přenosu informace datovými sítěmi s důrazem na bezpečnost.
Uplatnění naši absolventi nalézají zejména při analýze, návrhu, tvorbě nebo správě komplexních systémů pro bezpečný přenos a zpracování dat, a také při programování, integraci, podpoře, údržbě nebo prodeji těchto systémů.

Studium doktoranda probíhá podle individuálního studijního plánu, který zpracuje v úvodu studia školitel doktoranda ve spolupráci s doktorandem. V individuálním studijním plánu jsou specifikovány všechny povinnosti stanovené v souladu se Studijním a zkušebním řádem VUT, které musí doktorand k úspěšnému ukončení studia splnit. Tyto povinnosti jsou časově rozvrženy do celého období studia, jsou bodově ohodnoceny a v pevně daných termínech probíhá kontrola jejich plnění. Student si zapíše a vykoná zkoušky z povinných předmětů, povinně volitelných předmětů ohledem na zaměření jeho disertační práce, a dále volitelných předmětů (Angličtina pro doktorandy, Řešení inovačních zadání, Vědecké publikování od A do Z).
Ke státní doktorské zkoušce se může student přihlásit až po vykonání všech zkoušek předepsaných jeho individuálním studijním plánem. Před státní doktorskou zkouškou student vypracuje pojednání k disertační práci, v němž detailně popíše cíle práce, důkladné zhodnocení stavu poznání v oblasti řešené disertace, charakteristiku metod, které hodlá při řešení uplatňovat. Obhajoba pojednání, které je oponováno, je součástí státní doktorské zkoušky. V další části zkoušky musí student prokázat hluboké teoretické i praktické znalosti v oblasti kryptografie, systémové bezpečnosti, síťové bezpečnosti a elektrotechniky, elektroniky. Státní doktorská zkouška probíhá ústní formou a kromě diskuze nad pojednáním k disertační práci se také skládá z tematických okruhů týkajících se povinných a povinně volitelných předmětů.
K obhajobě disertační práce se student hlásí po vykonání státní doktorské zkoušky a po splnění podmínek pro ukončení, jakými jsou účast na výuce, vědecká a odborná činnost (tvůrčí činnost), a minimálně měsíční studijní nebo pracovní stáž na zahraniční instituci anebo účasti na mezinárodním tvůrčím projektu.

Studium doktoranda probíhá podle individuálního studijního plánu (dále jen ISP), který zpracuje v úvodu studia školitel doktoranda ve spolupráci s doktorandem. Individuální studijní plán je pro doktoranda závazný. Jsou v něm specifikovány všechny povinnosti stanovené v souladu se Studijním a zkušebním řádem VUT, které musí doktorand k úspěšnému ukončení studia splnit. Tyto povinnosti jsou časově rozvrženy do celého období studia, jsou bodově ohodnoceny a v pevně daných termínech probíhá kontrola jejich plnění. Průběžné bodové hodnocení všech aktivit doktoranda je vedeno v dokumentu „Celkové bodové hodnocení doktoranda“ a je součástí ISP. Při zahájení dalšího roku studia pak školitel do ISP zaznamená případné změny. Nejpozději do 15. 10. každého roku studia odevzdává doktorand vytištěný a podepsaný ISP na vědeckém oddělení fakulty ke kontrole a založení.
Během prvních čtyř semestrů skládá doktorand zkoušky z povinných, povinně volitelných anebo volitelných předmětů pro splnění bodových limitů ze Studijní oblasti, a současně se intenzivně zabývá vlastním studiem a analýzou poznatků v oboru stanoveném tématem disertační práce a průběžným publikováním takto získaných poznatků a vlastních výsledků. V dalších semestrech se doktorand již více soustřeďuje na výzkum a vývoj, který souvisí s tématem disertační práce, na publikování výsledků své tvůrčí práce a na vlastní zpracování disertační práce.
Do konce druhého roku studia skládá doktorand státní doktorskou zkoušku, kterou prokazuje široký rozhled a hluboké znalosti v oboru, souvisejícím s tématem disertační práce. K této zkoušce se musí přihlásit nejpozději do 30. dubna ve druhém roce svého studia. Státní doktorské zkoušce předchází zkouška z anglického jazyka.
Ve třetím a čtvrtém roce svého studia provádí doktorand potřebnou výzkumnou činnost, publikuje dosažené výsledky a zpracovává svoji disertační práci. Součástí studijních povinností v doktorském studijním programu je absolvování části studia na zahraniční instituci nebo účast na mezinárodním tvůrčím projektu s výsledky publikovanými nebo prezentovanými v zahraničí nebo jiná forma přímé účasti studenta na mezinárodní spolupráci, což je nutné doložit nejpozději při odevzdání disertační práce.
Doktorandi ve čtvrtém roce studia předkládají do konce zimního zkouškového období svému školiteli rozpracovanou disertační práci, který ji ohodnotí. Disertační práci doktorand odevzdává do konce 4. roku studia.
Student prezenční formy doktorského studia je v průběhu studia povinen absolvovat pedagogickou praxi, tj. působit v procesu výuky. Zapojení doktoranda do pedagogické činnosti je součástí jeho vědecké přípravy. Pedagogickou praxí doktorand získává zkušenosti v předávání poznatků a zdokonaluje prezentační dovednosti. Skladbu pedagogických aktivit (cvičení, laboratorní cvičení, vedení projektů apod.) určí doktorandovi vedoucí daného ústavu po dohodě se školitelem. Povinnost pedagogické praxe se nevztahuje na doktorandy-samoplátce a na doktorandy v kombinované formě studia. Zapojení do výuky v rámci pedagogické praxe potvrdí po jejím splnění školitel v IS VUT.

Studijní program přímo navazuje na bakalářský a magisterský studijní program "Informační bezpečnost" na FEKT, VUT v Brně.

1. Analýza vlastností elektrických filtrů v proudovém módu

   Práce je zaměřena na analýzu vlastností elektrických filtrů pracujících v proudovém módu. Cílem bude vytvořit algoritmizovatelné postupy, které vedou ke zjištění vlastností filtrů obecně zadaných pomocí schématu. Bude třeba vyhodnotit intervaly dosažitelných parametrů, jako jsou jakost, proudový přenos v propustném pásmu, dynamický rozsah při definovaném napájecím napětí, citlivosti apod. V případě hledání intervalu jakosti půjde o hledání extrémů nelineární funkce více proměnných. K tomuto budou nejprve využity matematické nástroje jako Maple nebo MathCAD, později bude navržen vlastní algoritmus. Požadavky na uchazeče: algoritmické myšlení, znalost počítačového programování, znalost teorie obvodů.

   Školitel: Lattenberg Ivo, doc. Ing., Ph.D.

2. Bezpečnost a ochrana soukromí v inteligentních infrastrukturách

   Téma je zaměřeno na výzkum aplikované moderní kryptografie (lehká kryptografie, schémata s ochranou soukromí, autentizace a klíčový management) a optimalizaci v rámci inteligentních sítí typu Internet všeho, Internet vozidel, 5G a chytrých měst. Výzkum se blíže zabývá návrhem metod pro zabezpečení komunikace v decentralizovaných sítích a pro ochranu soukromí uživatelů. Předpokládá se zapojení studenta do mezinárodních a národních výzkumných projektů.

   Školitel: Malina Lukáš, doc. Ing., Ph.D.

3. Bezpečnost operačních systémů

   Vývoj operačních systémů reaguje na změny v oblasti kybernetické bezpečnosti. Téma je zaměřeno na analýzu různých architektur operačních systémů z pohledu bezpečnosti, například na základě studia předchozích útoků. Cílem je návrh úpravy systémových služeb zvoleného operačního systému z pohledu předpokládaného nasazení.

   Školitel: Komosný Dan, prof. Ing., Ph.D.

4. Distribuované systémy pro sdílení dat

   Internet slouží jako nástroj po distribuci velkých objemů dat. Tato data jsou poskytována v podobě repositářů, které jsou replikovány a umísťovány na řadě geograficky různých míst. Cílem studia je provést analýzu distribuce dat z pohledu síťové komunikace a geografických vzdáleností. Výstupem bude návrh systému distribuce dat pro zvolené aplikační použití.

   Školitel: Komosný Dan, prof. Ing., Ph.D.

5. Efektivní využití IP sítí v krizových situacích

   Cílem je vytvořit efektivní strategii použití veřejných a neveřejných IP síti pro krizové řízení. Dále pak navrhnout takovou síť, která by dokázala kapacitně, ale také z hlediska odolnosti, zajistit krizovou komunikaci. Jednalo by se zejména o přenosy hlasu, dat, TV vysílání. Další částí by bylo navrhnout nové metody řízení komunikace po internetu - řídit toky informací atp. Výzkum by obsahoval také vliv topologie sítě na její stabilitu a bezpečnost, rychlost šíření virů, schopnost odolávat útokům atp. Jedním z cílů je navrhnout softwarového robota, který bude schopný monitorovat topologii sítě popřípadě internetu, dalším cílem je navrhnout systém pro výměnu souborů po internetu, ale bez jakéhokoli centrálního prvku. Systém by přitom měl být intuitivně použitelný. Řešení by mělo být bezpečné a umožnit anonymizovat odesilatele a příjemce dat. Finálním cílem je navrhnout vysoce odolnou síť vhodnou pro krizové situace a tento návrh podložit teorií.

   Školitel: Škorpil Vladislav, doc. Ing., CSc.

6. Forenzní analýza operačních systémů

   Téma se zabývá forenzními metodami pro získání důkazů z úložných médií a z operační paměti (tzv. volatilní data). Současné metody budou aplikovány na příkladových studiích. Cílem je navrhnout postupy sběru dat, provést jejich automatizaci a ověřit jejich účinnost. V rámci tématu lze pracovat s různými typy zařízení a operačními systémy.

   Školitel: Komosný Dan, prof. Ing., Ph.D.

7. Fyzicky neklonovatelné funkce

   Téma práce je zaměřeno na výzkum v oblasti fyzicky neklonovatelných funkcí (FNF) a možností jejich využití v kryptografických protokolech. FNF představují funkce, které jsou pevně spojeny s danou hardwarovou strukturou, lze je snadno vyhodnotit, ale odpovědi jsou těžko predikovatelné. FNF představují alternativu ke klasickému bezpečnému ukládání tajných klíčů kryptosystémů.

   Školitel: Zeman Václav, doc. Ing., Ph.D.

8. Kvantová distribuce klíčů v telekomunikačních sítích

   Dnešní digitální svět je závislý na bezpečnosti dat jak během komunikace, tak ale i při ukládání dat, například v elektronickém bankovnictví, elektronickém obchodování, elektronickém zdravotnictví nebo v elektronické veřejné správě. S nástupem kvantových počítačů hrozí riziko potenciálního narušení dnešních zabezpečení. Kvantová distribuce klíčů (QKD) poskytuje způsob distribuce a sdílení tajných klíčů, které jsou nezbytné pro kryptografické protokoly. Informace je zde kódována do jednotlivých fotonů. Integrace systémů QKD do stávající síťové infrastruktury využívané pro telekomunikace je aktuální výzvou. Mezi některé další hlavní výzvy patří zvýšení frekvence vysílání klíčů, zvětšení dosahu QKD, nebo snížení komplexnosti a robustnosti stávajících řešení.

   Školitel: Münster Petr, doc. Ing., Ph.D.

9. Kyberarény a zavádění herních prvků do výuky

   Téma je zaměřeno na výzkum a implementaci nových trendů v oblasti výuky kybernetické bezpečnosti, zejména na využití virtualizačních technik a tzv. kyberarén. Student se zaměří na výzkum nových metod a nástrojů pro realizaci prvků kyberarén, na jejich zavedení do praktické výuky a následnou evaluaci. Předpokládá se zapojení studenta do výzkumných projektů na UTKO, FEKT.

   Školitel: Hajný Jan, prof. Ing., Ph.D.

10. Lokalizace komunikačních uzlů v sítích FANET

    Téma je zaměřeno na studium problematiky spolehlivé výměny informací mezi mobilními uzly komunikačních sítí FANET. K jejímu zajištění je tak nutné zajistit dostatečnou znalost komunikačního uzlu vůči svému okolí, resp. dalším mobilním uzlům. Součástí řešené problematiky je také problematika orientace vlastního uzlu, tj. jeho vlastní znalost pozice v uživatelem definované oblasti, kde uzel plní definovaný úkol. Výsledkem studia jsou nové mechanismy zajišťující efektivní výměnu dat a také schopnost spolehlivé činnosti uzlu, či skupiny uzlů, i za ztížených podmínek.

    Školitel: Koton Jaroslav, prof. Ing., Ph.D.

11. Matematické modely detekce anomálií datového provozu

    Cílem práce je prozkoumat možnosti matematického modelování datové komunikace s ohledem na možnosti detekce neočekávaných stavů způsobených změnou charakteru provozu nebo bezpečnostním incidentem. Práce má posoudit možnosti a vhodnost jednotlivých matematických modelů pro různé typy sítí: internetové připojení domácnosti, malé i velké organizace, serverové farmy, ISP, ....

    Školitel: Zeman Václav, doc. Ing., Ph.D.

12. Metody pro měření základních i odvozených parametrů datových sítí

    Cílem této práce je výzkum v oblasti měření základních parametrů datových sítí založených především na Internet protokolu (IP), jako jsou propustnost vyhodnocovaná na různých ISO/OSI modelu, jednosměrné a obousměrné zpoždění a také v oblasti složených parametrů, jako jsou např. kvalita hlasových a video služeb. To souvisí s problematikou modelování chování sítí a uživatelů v různých situacích, dlouhodobými i krátkodobými jevy, popisem systémů hromadné obsluhy, a také vlastnostmi a chováním stěžejních internetových a měřících protokolů v počítačových sítích, stejně tak jako problematikou jejich možného nastavení a bezpečnosti. Na základě analýzy dostupných nástrojů a jejich vlastností, popř. vývoje nástrojů vlastních, je očekáván návrh řešení a přístupů pro lišících se podle typu měření. Cílem je následně navržené postupy ověřit v laboratorních podmínkách i v prostředí reálných sítí.

    Školitel: Jeřábek Jan, doc. Ing., Ph.D.

13. Metody protiopatření eliminující útoky postranními kanály

    Téma je zaměřeno na výzkum útoků postranními kanály. Tyto útoky cílí na implementace dnes běžně použivaných a bezpečných kryptografických algoritmů. Hlavním cílem je výzkum a návrh ochranných opatření, které mohou být použity k eliminaci těchto útoků. Předpokládá se výzkum moderních metod skrývání a maskování. Předpokládá se zapojení studenta do výzkumných projektů Ústavu.

    Školitel: Zeman Václav, doc. Ing., Ph.D.

14. Metody určování kvalitativních parametrů komunikačních sítí

    Téma je zaměřeno na výzkum metod pro měření a vyhodnocování datových parametrů heterogenních komunikačních sítí z hlediska přístupu koncového uživatele k síti internet a dalším službám.

    Školitel: Zeman Václav, doc. Ing., Ph.D.

15. Modelování bezdrátové komunikace v ultra-vysokých frekvenčních pásmech

    Bezdrátový přenos dat s využitím ultra vysokých frekvencí v řádu GHz či dokonce THz je jedním ze základních stavebních kamenů moderních mobilních sítí pro uspokojení neustále rostoucích požadavků na celkovou kapacitu a škálovatelnost celulárních systémů. Šíření rádiového signálu v těch frekvenčních pásmech však s sebou nese celou řadu nových technologických požadavků, které je potřeba vyřešit pro úspěšné nasazení v reálných scénářích. Cílem této doktorské práce je tedy detailní analýza klíčových požadavků rozvíjejících se aplikací jako je rozšířená či virtuální realita nebo wearables a následný návrh propagačního modelu zohledňujícího přenosy v 3D prostoru a další specifika rádiového kanálu v pásmu ultra-vysokých frekvencích. Navržený model bude ověřen pomocí simulací a / nebo experimentálních měření.

    Školitel: Hošek Jiří, doc. Ing., Ph.D.

16. Moderní autentizace a řízení přístupu k elektronickým službám

    Téma je zaměřeno na výzkum a vývoj nových kryptografických mechanismů pro autentizaci uživatelů. Student se zaměří zejména na mechanismy silné autentizace k online službám využívající více autentizačních faktorů (čipové karty, tokeny, telefony, atp.) a poskytující formální důkazy bezpečnosti. Předpokládá se zapojení studenta do výzkumných projektů na UTKO, FEKT.

    Školitel: Hajný Jan, prof. Ing., Ph.D.

17. Možnosti odposlechu řečových signálů pomocí optických vláken

    Je známo, že akustické vlnění může být zachyceno optickým vláknem, které je tomuto vlnění vystaveno. Úkolem doktoranda by byl výzkum metod odposlechu řečových signálů, zkoumání možností a limitů a v neposlední řadě zpracování zachycených sigálů, jejich odrušování a analýza.

    Školitel: Rajmic Pavel, prof. Mgr., Ph.D.

18. Návrh chytré komunikační sítě – Smart Grid

    Cílem je vytvořit návrh optimalizované chytré komunikační sítě (Smart Grid) spojené s Internetem věcí (Internet of Things – IoT) se zaměřením na chytré domácnosti. Aktuální spotřeba elektrické energie domácnosti bude pružně reagovat na výkyvy energetické sítě během dne se snahou ušetřit náklady a dosáhnout optimálního využití vyrobené elektrické energie. K tomu budou domácí elektrická zařízení využívat vhodné moderní senzory, optimalizaci přenosu a spolehlivosti M2M (Machine-To-Machine) a pokročilý návrh komunikační infrastruktury. Uvažovat bude třeba také zefektivnění bezdrátových komunikačních protokolů s přihlédnutím k protokolům drátovým. K dosažení úspor nákladů budou navrženy pokročilé technologie, jako např. mobilní sítě po 5G a LTE, PLC, Ethernet, NB-IoT, SigFox, LoRaWAN. Vybrat bude třeba vhodný simulační nástroj, jako např. Network Simulator 3 (NS3) a další využitelná prostředí.

    Školitel: Škorpil Vladislav, doc. Ing., CSc.

19. Návrh moderních IP sofistikovaných telematických systémů v dopravě

    Telematické systémy jsou obvyklé zejména v dopravě. Výzkum telematických systémů založených na Internet protokolu bude směřovat k návrhu sofistikovaných, tedy promyšlených, formálně propracovaných a složitých metod využívajících IP systémů v různých oblastech. Předpokládají se zejména sledovací systémy, zabezpečovací systémy, systémy placení jízdného a dalších poplatků, informační systémy, interaktivní aplikace apod. Pozornost se zaměřuje na lokalizaci pomocí GPS, diagnostiku vozidel, sledování vozidel v orthomapách v reálné situaci apod. Sofistikované telematické systémy budou softwarově simulovány, optimalizovány a následně prakticky realizovány ve formě funkčních vzorků. Předpokládá se komunikace dvou automobilů bez účasti řidiče, předcházení kolizím, předávání informací o dopravě z míst, odkud automobily vyjížděly. Uvažován bude velmi přesný navigační systém založený na systému Galileo (GNSS) pro ovládání funkčních bloků automobilů (řízení).

    Školitel: Škorpil Vladislav, doc. Ing., CSc.

20. Nové metody pro penetrační testování

    Téma je zaměřeno na výzkum a návrh nových metod, které lze použít při bezpečnostním testování (penetrační testování). Výzkum je cílem na metody použitelné při penetračním testování webových aplikací, síťové infrastruktury, ale také penetračních testech specializovaných zařízení jako je například inteligentní elektroměr. Předpokládá se zapojení studenta do výzkumných projektů Ústavu.

    Školitel: Zeman Václav, doc. Ing., Ph.D.

21. Nové metody vizuální interpretace mezivýsledků sítí hlubokého učení

    Téma je zaměřeno a na vizualizaci dílčích výsledků a příznaků uvnitř procesů klasifikátorů využívajících sítí hlubokého učení. Cílem je porozumění příznakové analýzy a vizuální interpretace dílčích procesů, zejména pro klasifikátory objektů v obrazových datech. Vyprodukované metody by měly poskytnout obrazové výstupy pro umělecké i analytické využití. V uměleckém pojetí je cílem obrazová syntéza, analytické nástroje pak cílí na zmapování vnitřních procesů jednotlivých etap a jejich vlivu na výsledky.

    Školitel: Říha Kamil, doc. Ing., Ph.D.

22. Operační systémy pro kritické aplikace

    Téma se zabývá studiem systémů, u kterých musí být zajištěna jejich reakce nezávisle na aktuálním stavu běhu a změn okolního prostředí. Cílem je rozdělení systémových zdrojů operačního systému mezi jednotlivé úkoly tak, aby se vzájemně neovlivňovaly. Příkladem nasazení jsou medicínské a obranné systémy.

    Školitel: Komosný Dan, prof. Ing., Ph.D.

23. Operační systémy reálného času

    Systémy reálného času vyhodnocují v pravidelných intervalech vstupní veličiny a do určitého času reagují na danou událost. Vývoj v této oblasti je směrován k zajištění časových garancí při respektování hardwarové výbavy a dostupného software. Cílem studia je analyzovat požadavky na tyto systémy a navrhnout/realizovat zajištění časových garancí pro zvolené aplikační použití.

    Školitel: Komosný Dan, prof. Ing., Ph.D.

24. Paralelizace evolučních algoritmů

    Cílem práce je výzkum v oblasti paralelizace evolučních algoritmů. Paralelizace je nedílnou součástí ke zvýšení efektivnosti evolučních algoritmů a jejich možnému využití. Výzkum by měl navázat na současné poznatky a provést výzkum vlivu zvolených parametrů a designu na výkon. Výzkum by měl být soustředěn na ostrovní modely evolučních algoritmů. Dle zvoleného postupu nutná znalost některého z programovacích jazyků, dále skriptovacího jazyka Python či Matlab. Zvolené vývojové a testovací prostředí je ponecháno volné volbě. Výsledkem by měla být prezentace a ověření dosažených výsledků.

    Školitel: Škorpil Vladislav, doc. Ing., CSc.

25. Postkvantová kryptografie

    Téma je zaměřeno na výzkum v oblasti moderní kryptografie odolné vůči útokům kvantovými počítači. Student se zaměří zejména na algoritmy a protokoly soutěžící o standard NIST a možnosti jejich optimalizace pro hardwarové platformy a integrace s klasickými algoritmy, popř. kvantovou kryptografií. Předpokládá se zapojení studenta do výzkumných projektů na UTKO, FEKT.

    Školitel: Hajný Jan, prof. Ing., Ph.D.

26. Postkvantová kryptografie

    Kryptografie odolná vůči kvantovým útokům je velmi aktuální téma. S příchodem kvantových počítačů dojde k prolomení všech současných asymetrických kryptografických schémat, jako jsou RSA, DSA či ECC. Tyto hrozby jsou již v současnosti řešeny na úrovni mezinárodních organizací a standardizačních úřadů např. NIST. Student se zaměří na implementaci a optimalizaci existujících algoritmů postkvantové kryptografie. Předpokládá se zapojení studenta do výzkumných projektů na UTKO, FEKT.

    Školitel: Ricci Sara, M.Sc., Ph.D.

27. Postkvantové kryptografické protokoly

    Téma je zaměřeno na analýzu, návrh a optimalizaci moderních post-kvantových kryptografických (PQC) protokolů, které nabízí bezpečnou alternativu vůči stávajícím protokolům založených na problémech diskrétního logaritmu a faktorizace. Výzkum lze blíže orientovat na vybraný otevřený problém jako např. hardwarová akcelerace PQC pomocí FPGA, postkvantová bezpečnost v blockchain technologii, post-kvantové metody ochrany soukromí, PQC na omezených zařízení atd. Předpokládá se zapojení studenta do mezinárodních a národních výzkumných projektů.

    Školitel: Malina Lukáš, doc. Ing., Ph.D.

28. Převodníky pro vzájemný převod A/D a D/A pracující v proudovém módu

    Práce je zaměřena na analýzu a návrh převodníků A/D a D/A pracující v proudovém módu. Cílem bude navrhnout vhodnou strukturu převodníků číslo-proud a proud-číslo bez vnitřní konverze proud-napětí a napětí-proud s ohledem na zvýšení šířky pásma oproti převodníkům pracujícím v napěťovém módu. Součástí práce je i návrh a analýza antialiasingových filtrů pracujících v proudovém módu. Při návrhu se bude vyházet ze struktur netradičních obvodových prvků jako proudové konvejory (CCI, CCII, CCIII) s jednoduchým či plovoucím výstupem, zesilovače s proudovou zpětnou vazbou (CFA), proudové zesilovače (CA), transkonduktory (OTA, BOTA, DBTA). Požadavky na uchazeče: znalost teorie obvodů, znalost simulačních programů (MicroCap, PSpice).

    Školitel: Lattenberg Ivo, doc. Ing., Ph.D.

29. Vývoj algoritmů pro správu front a řízení přepínání v aktivních síťových prvcích

    Aktivní síťové prvky dnes používají pro správu front a řízení přepínání řadu výkonných algoritmů. Úkolem je implementovat vybrané algoritmy správy front do vývojového systému vybaveného FPGA kartou, proměřit jejich výkonnost a vyvinout vlastní algoritmus řešící na vývojovém systému správu front při respektování standardního značkování používaného při řešení QoS. K řešení bude třeba znalost jazyků C a VHDL, Matlab, popř. Verilog. Navržena bude architektura síťového prvku s prioritním směrováním. Navržen bude také originální postup, jak danou problematiku modelovat matematicky a dále jak tento matematický model implementovat . Softwarová simulace systému, který lze využít pro řízení spojovacího pole určeného pro přepojování datových jednotek bude rozšířena o realizaci hardwarové implementace, např. pomocí programovatelných logických polí vývojového systému FPGA. Získané poznatky budou zobecněny a vztaženy k teorii vysokorychlostních síťových prvků.

    Školitel: Škorpil Vladislav, doc. Ing., CSc.

30. Zabezpečení vysokorychlostních počítačových sítí

    Téma je zaměřeno na problematiku bezpečnosti moderních síťových infrastruktur a služeb. Cílem je návrh efektivních metod ochrany a testování odolnosti vysokorychlostních sítí před záplavovými útoky a útoky na aplikační vrstvě ISO/OSI modelu. Součástí tématu je tvorba efektivní implementace bezpečnostních algoritmů.

    Školitel: Zeman Václav, doc. Ing., Ph.D.

31. Zefektivnění zabezpečení lokálních bezdrátových sítí

    Lokální bezdrátové sítě a zranitelnost standardu IEEE 802.11, metody útoků na zabezpečení a metody pro jeho zefektivnění. Problematika zabezpečení bezdrátových sítí předpokládá standardy IEEE 802.11. Podrobné seznámení s těmito standardy, popsání jednotlivých druhů zabezpečení bezdrátových sítí včetně jejich vlastností a následná teoretická analýza. Realizace útoků různými metodami na moderní zabezpečovací algoritmy, důraz bude kladen na identifikaci slabých míst protokolů 802.11. Na základě zjištění bude navrženo a otestováno zabezpečení efektivnější. Pozornost bude věnována zabezpečení kvality služeb QoS v sítích standardu 802.11. Sítě budou podrobeny zkoumání pomocí vhodných programů a simulátorů (OMNET++, NS2). Zkoumány budou rovněž závislosti moderních služeb (IP telefony, přenos videa, hlasu, multimédií) na zpoždění a bude provedena celková analýza včetně optimalizace QoS.

    Školitel: Škorpil Vladislav, doc. Ing., CSc.

1. kolo (podání přihlášek od 01.04.2021 do 15.05.2021)

1. Kapacitní plánování heterogenních rádiových sítí pro mMTC komunikační scénáře

   Výzkum a vývoj v oblasti heterogenních komunikačních sítí si klade za cíl splnění neustále se zvyšujících požadavků na přenosové rychlosti, zpoždění, kvalitu služeb, a také množství současně komunikujících koncových zařízení. Dosažení všudypřítomné konektivity bude docíleno díky zcela novým síťovým strukturám, progresivním technologiím, inovativním mechanismům pro správu síťových prostředků a podstatným změnám v kmitočtovém plánování či výběru obsluhujících buněk. Komunikační technologie pracující v licenčním či bezlicenčním frekvenčním pásmu tak budou integrovány do jednoho funkčního celku (sítě). Cílem disertační práce bude v první fázi seznámení se s aktuálními komunikačními technologiemi pro realizaci tzv., massive Machine-Type Communication (mMTC) scénářů. Pozornost bude soustředěna zejména na komunikační technologie definované v 3GPP Rel. 13+ (Narrowband IoT, LTE Cat-M a 5G (NSA, SA)) a také na zástupce komunikačních technologií v bezlicenčním frekvenčním pásmu (Sigfox, LoRaWAN). Pro detailní pochopení principů komunikace v případě tzv. LPWA technologií bude provedena série reálných měření s prototypy vytvořenými na VUT v Brně, kdy budou data následně použity jako vstupní informace pro vytvoření komplexních simulačních scénářů / analytického modelování. Následně bude přistoupeno k analýze získaných výsledků a návrhu mechanismů pro optimalizaci využití síťových prostředků, kdy bude pozornost zaměřena zejména na: (i) možnosti prediktivního přepínání mezi jednotlivými buňkami / technologiemi, (ii) optimalizaci signalizačního datového provozu a možnosti přenosu uživatelských dat v signalizaci, (iii) přechodu zařízení mezi jednotlivými operačními stavy či (iv) vytvoření MESH komunikační infrastruktury s využitím heterogenních komunikačních systémů. Navržené principy budou následně implementovány jak na straně koncových zařízení, tak v komunikační infrastruktuře telekomunikačního operátora. Pro možnost realizace výše uvedených scénářů bude využita unikátní laboratoř UniLab na VUT FEKT UTKO a také spolupráce s mezinárodními průmyslovými firmami či univerzitami.

   Školitel: Mašek Pavel, Ing., Ph.D.

2. Kybernetická bezpečnost pro chytré elektroměry - výzkum vlivu zabezpečení na výkonnost

   Cílem práce je návrh optimální strategie řešení kybernetického zabezpečení pro chytré elektroměry a související infrastrukturu v synergii s dopady pro výkonnost a samotný provoz či instalaci. Hlavním cílem bude vytvoření několika strategií implementace kybernetického zabezpečení pro chytré elektroměry a nalezení optimální varianty pro dané komunikační scénáře. Vybrané řešení a strategie kybernetického zabezpečení budou podrobeny simulaci a experimentálním měřením z pohledu datových toků, různých scénářů komunikace a efektivity.

   Školitel: Mlýnek Petr, doc. Ing., Ph.D.

3. Nové distribuované a kvazi-distribuované optické vláknové senzorické systémy

   Práce se zaměřuje na problematiku návrhu, simulace a vývoje distribuovaných a kvazi-distribuovaných optických vláknových senzorických systémů. Jedná se o systémy, ve kterých jsou běžná jednovidová telekomunikační vlákna, mnohovidová vlákna, polymerová optická vlákna (POF), mikrostrukturální vlákna, vícejádrová vlákna, případně další speciální vlákna využívána jako senzor. Pomocí rozptylových jevů (Ramanův, Brillouinův, nebo Rayleighův rozptyl), popřípadně změn parametrů přenášeného optického signálu (změna intenzity, fáze, polarizace, atd.), lze získat informace o teplotě, vibracích a dalších fyzikálních veličinách podél optického vlákna.

   Školitel: Münster Petr, doc. Ing., Ph.D.

4. Výzkum metod dynamické správy autonomních mobilních sítí v 5G+ infrastruktuře

   Malé základnové stanice instalované na autonomních zařízeních, jako jsou např. drony, jsou považovány za důležitou součást nových generací bezdrátových celulárních sítí s cílem poskytnout dodatečné pokrytí a kapacitu mobilní sítě na základě aktuálního požadavku. Vzhledem k dynamické povaze, hustotě provozu a různorodým požadavkům v moderních bezdrátových sítích jsou pro praktická nasazení důležitá flexibilní řešení, která dokáží v reálném čase reagovat na aktuální požadavky moderních síťových aplikací a uzpůsobit tak svoje parametry jako je škálovatelnost, topologie nebo míra pokrytí. Cílem této práce je výzkum mechanizmů létajících základnových stanic jakožto důležité komponenty nastupujících 5G+ bezdrátových sítí. Úkolem studenta tedy bude provést detailní přehled stávajících komerčních i nekomerčních řešení autonomních mobilních sítí a následně s pomocí nástrojů umělé inteligence a strojového učení navrhnout mechanizmy pro dynamické sestavení topologie, „on-demand“ konfiguraci a optimalizaci komunikačních parametrů sítí tvořených autonomními základnovými stanicemi s ohledem na základní síťové KPI jako jsou počet obsloužených uživatelů, kontinuita služby či energetická náročnost.

   Školitel: Hošek Jiří, doc. Ing., Ph.D.