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. Hardwarově akcelerovaná kryptografie

   Téma je zaměřeno na výzkum a vývoj v oblasti hardwarové akcelerace kryptografických algoritmů na platformě FPGA. Student se zaměří zejména na metody bezpečné implementace s ochranou před útoky postranními kanály. Předpokládá se zapojení studenta do výzkumných projektů na UTKO, FEKT ve formě placené stáže.

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

2. Hybridní kryptografie

   Téma je zaměřeno na oblast návrhu hybridních kryptografických systémů kombinujících klasickou kryptografii (ECDSA, RSA, AES, apod.) s postkvantovou kryptografií (zejména rodinou CRYSTALS) a případně kvantovou kryptografií (QKD). Student bude zapojen do existujících projektů se zaměřením na návrh algoritmů a jejich praktické testování na různých platformách.

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

3. Metody sběru a analýzy dat z otevřených zdrojů

   Téma je zaměřeno na výzkum a návrh nových metod, které lze použít při sběru a analýze velkého objemu dat z otevřených zdrojů za účelem detekce hrozeb (např. vlivové operace, formy extremismu, kybernetické incidenty aj.) v kybernetickém prostoru se zaměřením na indexovaný internet, sociální sítě a komunikační platformy. Výzkum bude obecně cílem na metody OSINT (open source intelligence) použitelné v kybernetickém prostoru. Předpokládá se zapojení studenta do výzkumných projektů Ústavu.

   Školitel: Martinásek Zdeněk, doc. Ing., Ph.D.

4. Nástroje a metody pro analýzu kryptografických prostředků v rozsáhlých sítích

   Téma je zaměřeno na výzkum a vývoj nástrojů pro automatizovanou analýzu rozsáhlých síťových infrastruktur se zaměřením na posouzení použitých kryptografických prostředků a jejich soulad s požadavky na systémy odolné vůči kvantovým hrozbám. Téma je vhodné pro uchazeče se zájmem o kryptografii, využitích moderních technologií včetně AI a hrozeb vyplývajících z pokroku v kvantovém počítání. Téma je podpořeno výzkumným projektem a je zde možnost zapojení studenta do výzkumu v rámci mezinárodního konsorcia.

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

5. Nové metody využívající nástroje umělé inteligence pro penetrační testování

   Téma je zaměřeno na výzkum a návrh nových metod využívající umělé inteligence, 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: Jeřábek Jan, doc. Ing., Ph.D.

6. Optical fiber infrastructure security

   Fiber optic networks have evolved rapidly in recent years to meet the ever-increasing demand for increasing capacity. Today, optical fibers are widely used in all types of networks due to not only transmission speed or maximum achievable distance but also security. Although fiber optic networks are considered completely secure, there are ways to capture or copy part of the data signal. Both imperfections of passive optical components and, for example, monitoring outputs of active devices can be used. With the advent of quantum computers, current encryption could be broken. It is therefore necessary to address the security of fiber-optic networks, analyze security risks and propose appropriate countermeasures.

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

7. Postkvantová kryptografie

   Téma je zaměřeno na výzkum a vývoj v oblasti systémů pro kvantově bezpečné ustanovení klíče a šifrování. Student se zaměří zejména na možnosti kombinace kvantových a postkvantových systémů a praktické aspekty implementace do reálných sítí v laboratoři VUT. Předpokládá se zapojení studenta do výzkumných projektů na UTKO, FEKT ve formě placené stáže.

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

8. Post-kvantové kryptografické protokoly

   Téma se zabývá analýzou, návrhem a optimalizací moderních post-kvantových kryptografických (PQC) protokolů. Výzkum lze blíže orientovat na vybraný otevřený problém jako např. post-kvantová bezpečnost v blockchain technologii, post-kvantové metody ochrany soukromí, PQC na omezených zařízení, kvantově odolné hybridní metody, atd. Předpokládá se zapojení studenta do mezinárodních a národních výzkumných projektů.

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

9. Simulační a laboratorní model pro hodnocení kybernetické bezpečnosti v energetice

   Cílem práce je navrhnout komplexní model zvažovaných komunikačních variant pro chytré sítě v energetice, který umožní ověřit kybernetickou bezpečnost v simulačním a laboratorním prostředí. Pro provozovatele distribučních soustav je při budování komunikační infrastruktury nejtěžší volba a výběr vhodné technologie a její zabezpečení. Proto je dalším cílem práce navrhnout a experimentálně ověřit metodiku hodnocení komunikačních technologií a jejich bezpečnosti pro chytré sítě v energetice.

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

10. Strojové učení ve fotonice

    Fotonické systémy zahrnují celou řadu oblastí od datových přenosů, přes senzoriku až po kvantové sítě. Každý fotonický systém má vlastní požadavky na přenosovou infrastrukturu, ale i na vstupní a výstupní parametry. Manuální optimalizace rozsáhlých sítí založených na různých typech signálů je téměř nemožná. S pomocí strojového učení lze u fotonických sítí dosáhnout optimalizace jak samotných přenášených signálů, tak celé infrastruktury. V neposlední řadě, lze pomocí algoritmů strojového učení detekovat a klasifikovat nestandardní chování sítě a minimalizovat tak bezpečnostní rizika. Strojové učení ve fotonice tedy představuje aktuální a perspektivní téma.

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