Cyber Ranges as Learning Tools in Cybersecurity Education: A Comparative Study of Deployment Approaches

Abstract

Cybersecurity education faces challenges in bridging theoretical knowledge with practical application, as traditional approaches inadequately prepare students for real-world cyber threats. Cyber ranges offer promising educational tools that provide safe, controlled environments for hands-on training through realistic simulations. However, educational institutions lack systematic guidance for evaluating different cyber range deployment approaches. This thesis examines why cyber ranges function effectively as educational tools and conducts comparative analysis of deployment approaches across cloud-based, local virtual machine, and container-based models. The research analyzes representative platforms including commercial solutions (Immersive Labs, RangeForce), academic implementations (KYPO, EDURange), local systems (SecGen, CyRIS), and container frameworks (Labtainers, UNIWA Cyber Range). The comparative analysis reveals distinct limitations affecting educational implementation. The research identifies a critical gap: the absence of deployment approaches optimized specifically for educational rather than enterprise use cases. The findings suggest that hybrid deployment strategies may address these limitations by combining institutional control with simplified management while maintaining cost-effectiveness. This research provides educational institutions with evidence-based guidance for cyber range deployment decisions and establishes a framework for evaluating how deployment choices affect learning outcomes and institutional requirements. ***

L’éducation en cybersécurité fait face à des défis pour faire le lien entre les connaissances théoriques et l’application pratique, car les approches traditionnelles préparent inadéquatement les étudiants aux menaces cybernétiques du monde réel. Les cyber ranges offrent des outils éducatifs prometteurs qui fournissent des environnements sûrs et contrôlés pour la formation pratique à travers des simulations réalistes. Cependant, les institutions éducatives manquent d’orientations systématiques pour évaluer les différentes approches de déploiement de cyber ranges. Cette thèse examine pourquoi les cyber ranges fonctionnent efficacement comme outils éducatifs et mène une analyse comparative des approches de déploiement à travers les modèles basés sur le cloud, les machines virtuelles locales et les conteneurs. La recherche analyse des plateformes représentatives incluant des solutions commerciales (Immersive Labs, RangeForce), des implémentations académiques (KYPO, EDURange), des systèmes locaux (SecGen, CyRIS), et des frameworks de conteneurs (Labtainers, UNIWA Cyber Range). L’analyse comparative révèle des limitations distinctes affectant l’implémentation éducative. La recherche identifie une lacune critique : l’absence d’approches de déploiement optimisées spécifiquement pour les cas d’usage éducatifs plutôt qu’entreprise. Les résultats suggèrent que les stratégies de déploiement hybrides peuvent adresser ces limitations en combinant le contrôle institutionnel avec une gestion simplifiée tout en maintenant la rentabilité. Cette recherche fournit aux institutions éducatives des orientations basées sur des preuves pour les décisions de déploiement de cyber ranges et établit un cadre pour évaluer comment les choix de déploiement affectent les résultats d’apprentissage et les exigences institutionnelles.