Master's Thesis

Design and Implementation of Software Tools for Digital Forensic Analysis

Final Thesis 2.26 MB Appendix 242 B

Author of thesis: Ing. Dominik Sabota

Acad. year: 2025/2026

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

Reviewer: Ing. Willi Lazarov

Abstract:

Digital forensic analysis is critical for investigating crimes and security incidents, yet tools
ensuring systematic compliance with international standards and Czech legal framework
are absent. This thesis proposes, implements and empirically verifies three interactive checklists for key scenarios: Police Interrogation with Chain of Custody, Photo
Recovery from Damaged Media, and Malware Incident Investigation. Each workflow
contains 8–25 atomic steps with decision points implementing NIST SP 800-86 and
ISO/IEC 27037:2012 requirements. Comparative analysis revealed no universal workflow
exists—each scenario requires a tailored approach reflecting specific legal and technical
constraints. The proposed procedures were implemented as the ptforensictoolkit
suite of 17 Python scripts and 40 work cards covering all 40 atomic steps and validated
on the BUTCA platform. The thesis provides a reference model for forensic laboratories,
law enforcement agencies, and academic institutions in the Czech environment.

Keywords:

Chain of Custody, cryptographic hashing, digital forensics, forensic integrity, interactive checklist, ISO/IEC 27037, malware investigation, NIST SP 800-86, photo recovery,
ptforensictoolkit, reproducibility, standardization, verification, workflow automation

Date of defence

09.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student prezentoval výsledky své práce a komise byla seznámena s posudky. Student obhájil diplomovou práci a odpověděl na otázky členů komise a oponenta. Otázky: 1) Validace funkčnosti proběhla na médiích o kapacitě v řádech gigabajtů, přičemž výkonová charakteristika u terabajtových úložišť nebyla ověřena. Které kroky vašich pracovních postupů považujete za nejkritičtější z hlediska škálovatelnosti na reálné forenzní případy a jaké problémy by mohly u větších úložišť nastat? 2) Slovník REPAIR_SUCCESS_RATES přiřazuje každému typu poškození pevnou míru úspěšnosti opravy. Uvažoval jste o tom, aby se tyto hodnoty adaptivně aktualizovaly na základě skutečných výsledků oprav při běhu nástroje, a jaká rizika z hlediska forenzní reprodukovatelnosti by to přineslo? 3) Vy jste zmiňoval, že se dá scénář použít v praxi, ne vždy je to triviální. Byl u toho konzultován nějaký právník? 4) Používali jste komerční, nebo open-source nástroje ve scénáři?

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Information Security (MPC-IBE)

Composition of Committee

prof. Ing. Jan Hajný, Ph.D. (předseda)
JUDr. Ing. František Kasl, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Jan Látal, Ph.D. (člen)
Ing. Petr Ilgner, Ph.D. (člen)
Ing. František Urban, Ph.D. (člen)
Ing. Willi Lazarov (člen)
Ing. Peter Balušík (člen)
doc. Ing. Karol Molnár, Ph.D. (člen)

Student Dominik Sabota pracoval na řešení diplomové práce aktivně a dosažené výsledky pravidelně konzultoval. Veškeré podněty a návrhy průběžně reflektoval a zapracovával do práce. Hlavním cílem této práce byl návrh a implementace interaktivního kontrolního seznamu včetně podpůrných nástrojů pro realizaci digitální forenzní analýzy. Dílčím cílem byla implementace podpůrných nástrojů v jazyce Python s využitím knihovny ptlibs. Tyto cíle byly splněny – práce obsahuje jak návrh a vlastní texty kontrolního seznamu, tak i implementované podpůrné nástroje odpovídající zadaným specifikacím. V praktické části práce byl navíc vytvořen scénář „Forensic Analysis – Photo Recovery“ a implementován do výukové platformy BUTCA. Student ve své práci využil celkem 70 aktuálních zdrojů, které odpovídají používaným metodologiím a vhodně doplňují řešenou problematiku. Práci lze po formální i odborné stránce hodnotit jako velmi kvalitní. Závěrem konstatuji, že všechny definované cíle práce byly splněny, a doporučuji práci k obhajobě s hodnocením A. Points proposed by supervisor: 100

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Willi Lazarov

Diplomová práce se věnuje problematice digitální forenzní analýzy se zaměřením na návrh a implementaci interaktivních kontrolních seznamů. Práce nejprve představuje základní teoretické pojmy a současný stav řešené oblasti. V rámci návrhu student vypracoval tři pracovní postupy pro klíčové scénáře. V praktické části byly tyto postupy implementovány jako sada nástroje ptforensictoolkit a ověřeny v platformě BUTCA.

Za nejsilnější stránku práce považuji provázání teorie, návrhu a vlastní implementace. Každý krok je mapován na konkrétní normu a implementační modul, což činí celé řešení transparentním a auditovatelným. Kladně hodnotím také princip atomických kroků a dvouvrstvý model rozdělující řešení na 17 Python skriptů a 40 pracovních karet, díky čemuž jsou jednotlivé nástroje samostatně testovatelné a použitelné napříč scénáři. Kromě sady nástroje připravil student také rozsáhlý scénář o 18 úkolech v platformě BUTCA, ve kterém své řešení ověřil v sandbox prostředí.

Práce je se svými 111 stranami nadprůměrná a z formálního hlediska na vysoké úrovni s minimem překlepů a typografických chyb. Student cituje celkem 70 zdrojů složených z mezinárodních standardů, vědeckých publikací a technických dokumentací k použitým technologiím.

Veškeré stanovené cíle považuji za splněné. Práce je zpracována na vysoké odborné úrovni a prokazuje schopnost studenta samostatně navrhnout, implementovat a empiricky ověřit funkční nástroj využitelný v praxi. Na základě uvedených skutečností doporučuji práci k obhajobě s hodnocením A/97. Topics for thesis defence:
  1. Validace funkčnosti proběhla na médiích o kapacitě v řádech gigabajtů, přičemž výkonová charakteristika u terabajtových úložišť nebyla ověřena. Které kroky vašich pracovních postupů považujete za nejkritičtější z hlediska škálovatelnosti na reálné forenzní případy a jaké problémy by mohly u větších úložišť nastat?
  2. Slovník REPAIR_SUCCESS_RATES přiřazuje každému typu poškození pevnou míru úspěšnosti opravy. Uvažoval jste o tom, aby se tyto hodnoty adaptivně aktualizovaly na základě skutečných výsledků oprav při běhu nástroje, a jaká rizika z hlediska forenzní reprodukovatelnosti by to přineslo?
Points proposed by reviewer: 97

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová