У даній статті запропоновано розширену класифікацію методів перехоплення інформації в системах квантової криптографії та розроблено модель порушника у таких системах. Отримані результати дозволяють підвищити ефективність роботи систем квантової криптографії та формалізувати напрямки подальших досліджень щодо розробки нових ефективних систем захисту інформації з використанням квантових технологій.
У даній статті запропоновано розширену класифікацію методів перехоплення інформації в системах квантової криптографії та розроблено модель порушника у таких системах. Отримані результати дозволяють підвищити ефективність роботи систем квантової криптографії та формалізувати напрямки подальших досліджень щодо розробки нових ефективних систем захисту інформації з використанням квантових технологій.
Розглянуто деякі можливості та проблеми систем передачі інформації, заснованої на квантово-механічних принципах. Незважаючи на уявно високу надійність оптоелектронних систем, що використовують когерентні фотони для захищених ліній передачі та обробки інформації, теоретично можливі методи і засоби здійснення несанкціонованого доступу до квантової інформації, що передається. Раніше передбачалося, що методи та алгоритми криптографії забезпечують дуже високий рівень надійності та безпеки інформаційних потоків. Однак з виникненням більш продуктивних обчислювальних систем, особливо квантових комп’ютерів, з’явилася можливість реалізації складних алгоритмів атак і методів викрадення ключів та потокової інформації. Крім цього, відомі протоколи криптографії були вивчені та випробувані з використанням «пробоїв» та алгоритмів дешифрування, що зробило раніше надійні системи практично непрацездатними. У статті розглянуто деякі види атак, які найбільш ймовірно можуть застосовуватися кіберзлочинцями. Окремі властивості квантових оптичних систем дозволяють використовувати деякі фізичні принципи для виявлення стану фотонних потоків і аналізу зміни цих станів з метою визначення надійності та достовірності інформації, що передається. Водночас припускається, що гібридне поєднання аналізу фізичних характеристик квантів, які передаються в q-бітному поданні, та надійних криптографічних протоколів, можливо, істотно посилить атрибути надійності та захищеності інформації. За таких умов ставиться завдання дослідити можливість застосування у надійних квантових системах деяких методів та систем інтелектуального аналізу даних для реалізації системи підтримки прийняття рішень (СППР) щодо надійності квантових засобів передачі в OLTP-режимі. Пропонується використовувати засоби підготовки та обробки інформації на базі нейронних мереж, що навчаються. Необхідно з’ясувати можливості нейронних мереж працювати у реальному часі з повною синхронізацією інформаційних потоків, а також можливості аналізу їхніх станів. Проаналізовано деякі види атак з поділом фотонів, «квантових троянів» та ін. Незважаючи на безпеку, існує безліч можливостей пробоїв у структурі самого каналу передачі квантів, що не гарантує стовідсотковий захист інформації від атак кіберзлочинців.
Метою статті є обґрунтування концепції квантової трансформації кібербезпеки як стратегічного переходу від класичних криптографічних механізмів до квантово-стійкої архітектури захисту інформації. Методи дослідження. У статті використано методи системного та сценарного аналізу, комп’ютерного моделювання, а також систематизації наукових джерел і нормативно-технічних стандартів у сфері квантово-стійкого захисту. Для формалізації процесу трансформації архітектури безпеки застосовано стохастичне моделювання на основі марковських ланцюгів, що описують імовірнісну динаміку переходів між станами експлуатації вразливої класичної криптографії. Для покращення лінгвістичної якості тексту та пошуку джерел за тематикою дослідження використовувался ChatGPT 5.5. Всі запропоновані ChatGPT 5.5 посилання були перевірені авторами. Отримані результати дослідження. У результаті дослідження визначено основні напрями квантової трансформації кібербезпеки: впровадження постквантових алгоритмів, розвиток криптографічної гнучкості, формування криптографічного інвентарю, використання гібридних протоколів і поетапна міграція до постквантової криптографічної архітектури (PQC). Запропоновано стохастичну модель, яка дає змогу оцінювати ймовірність компрометації інформаційних активів залежно від інтенсивності квантової загрози, швидкості кібератак, темпів криптографічної інвентаризації та міграції до постквантових рішень. Проведене моделювання показало, що активна стратегія постквантової міграції забезпечує істотне зниження ймовірності компрометації та сумарних очікуваних втрат, незважаючи на вищі початкові витрати. Елементи наукової новизни. Запропоновано авторську стохастичну модель переходу організації між рівнями криптографічної зрілості, яка враховує не лише технічні аспекти впровадження постквантової криптографії, а й імовірнісний характер квантової загрози, ризик кібератак, залишкову вразливість після часткової міграції та можливі помилки під час впровадження нових криптографічних механізмів. Теоретичне та практичне значення викладеного у статті. Практичні результати статті можуть бути застосовані для формування дорожніх карт постквантової криптографічної міграції, визначення пріоритетності оновлення криптографічних механізмів, оцінювання економічної доцільності раннього переходу до квантово-стійких рішень і підготовки політик криптографічної гнучкості в організаціях.
У статті розглянуто ключові аспекти впливу квантових обчислень на сучасну інформаційну безпеку, а також потенційні наслідки їх впровадження у різних сферах суспільного життя. Зокрема, аналізуються ризики, які виникають через можливість зламу традиційних криптографічних алгоритмів, таких як RSA, DSA, ECC та інші, за допомогою квантових комп’ютерів, які здатні виконувати обчислення з небаченою швидкістю. Це створює загрозу для конфіденційності, цілісності та доступності інформації у фінансових, державних, військових та інших критично важливих системах. У роботі пропонуються шляхи вирішення проблем, пов’язаних із впровадженням стійкої до квантових атак криптографії. Описано перспективи використання алгоритмів, що базуються на ґратках, кодах корекції помилок, багатоваріантних рівняннях, ізогеній еліптичних кривих та інших підходах, здатних забезпечити довготривалу безпеку даних. Розглянуто міжнародні ініціативи щодо стандартизації постквантових криптографічних технологій, серед яких особливу роль відіграє програма NIST з розробки нових криптографічних стандартів.Окрему увагу приділено викликам, які постають перед країнами на національному рівні. Серед них – необхідність модернізації існуючих інформаційних систем, розробки нових стандартів кібербезпеки, підготовки спеціалістів у галузі квантових технологій, а також значні фінансові та організаційні витрати. Виокремлено ризики для фінансової, енергетичної, транспортної та державної інфраструктури, які є критично залежними від надійних криптографічних методів захисту. Стаття акцентує увагу на важливості міжнародної співпраці в умовах глобальних постквантових загроз. Запропоновано механізми міжнародного обміну досвідом, спільні дослідження та створення альянсів для прискорення впровадження стійких до квантових атак технологій. Розглянуто необхідність розробки нових стратегій кіберзахисту, які враховують виклики майбутнього та забезпечують стабільність сучасних інформаційних систем у постквантову еру
Проблеми інформатизації: тринадцята міжнародна науково-технічна конференція 65 МЕТОДИ КВАНТОВОЇ СТЕГАНОГРАФІЇ ЗОБРАЖЕНЬ ТА ЇХ ЗАСТОСУВАННЯ В СИСТЕМАХ ЗАХИСТУ Головко Є.В.Харківський національний університет радіоелектроніки, Харків, Україна Сучасні інформаційні системи потребують високого рівня захисту, особливо коли дані передаються відкритими каналами зв'язку.Але традиційні криптографічні підходи не приховують факт існування секретного повідомлення.Поєднання стеганографії з квантовими обчисленнями створює новий рівень безпеки, оскільки квантові стани дозволяють здійснювати операції паралельно, забезпечують високу непомітність і ускладнюють виконання стеганоаналізу [1].Саме тому виникає необхідність наукового дослідження моделей квантового подання зображень та алгоритмів квантової стеганографії, орієнтованих на ефективне та надійне приховування даних.Метою доповіді є дослідження моделей квантових зображень та стеганографічних методів на основі LSB, що забезпечують підвищений рівень захищеності інформації.Квантові комп'ютери відкривають доступ до нових принципів представлення та обробки зображень, що забезпечує значні переваги порівняно з класичними системами.Моделювання зображень у квантових станах дозволяє реалізувати операції над усіма пікселями одночасно, що підвищує ефективність і розширює можливості забезпечення безпеки.Крім того, існуючі класичні стеганографічні методи є дедалі вразливішими до сучасних атак, тоді як квантові стани дозволяють мінімізувати спотворення та ускладнюють виявлення вбудованого повідомлення [2].Актуальність зумовлена потребою у захищеній передачі зображень у таких сферах, як телемедицина, оборона, супутникова розвідка й системи спостереження, де конфіденційність і непомітність мають вирішальне значення.Моделі зображень у квантових станах формують основу для побудови стеганографічних алгоритмів.Модель квантової решітки передбачає пряме відображення пікселів у кубіти, що робить її концептуально простою, але практично складною через потребу у великій кількості кубітів.Модель Real Ket базується на багаторівневому поділі зображення та використанні заплутування, що дозволяє виконати стиснення, однак випадковість структури зображення обмежує її ефективність у реальних застосуваннях.Розвиток моделей призвів до створення FRQI, де координати та інтенсивність зображення зберігаються у суперпозиційних станах.Ця модель забезпечує компактність представлення та можливість паралельної обробки, але має значну обчислювальну складність і застосовується лише до квадратних зображень.На відміну від неї, модель NEQR кодує інтенсивність у базисних станах кубітів і дозволяє зменшити складність формування зображення у квантовому вигляді, що робить її технологічно зручною та придатною для використання в схемах стеганографії [3].Усі ці моделі демонструють різний баланс між точністю представлення, кількістю необхідних кубітів та обчислювальною ефективністю,
Криптографічий захист інформації (КЗІ) є важливою складовою інформаційної безпеки держави, безпосередньо пов’язаною з подоланням сучасних проблем та викликів в кібернетичному просторі України, нових загроз інформаційній безпеці в критичних інфраструктурах в оборонній та сфері безпеки, промисловості, банківському секторі, економіці тощо. Особливу небезпеку в цьому змісті становлять нові ризики, пов’язані з розробкою та стрімким впровадженням сучасних та перспективних інформаційних технологій, здатних докорінно змінити архітектуру інформаційних систем, існуючі парадигми, сталі принципи побудови та математичні основи сучасних засобів КЗІ. Зокрема, поява та стрімке удосконалення нових обчислювальних засобів, заснованих на принципах та ефектах квантової фізики (т.з. універсальних квантових комп’ютерів) ставить під загрозу саме існування діючих нині та стандартизованих на національному та міжнародному рівнях механізмів (протоколів, алгоритмів та засобів) асиметричної криптографії.
На даному етапі розвитку інформаційного суспільства все гостріше постає питання захищеності інформаційних ресурсів. Інформаційна безпека є однією із ключових складових національної безпеки. Із розвитком інформаційних технологій невпинно розвиваються і методи захисту інформації, однак, ще стрімкіше розвиваються методи несанкціонованого доступу до інформації. Це одвічне протистояння продовжується вже багато сотень років і з подальшим розвитком науки й техніки ставатиме все гострішим. Не є секретом і те, що стійкість математичних алгоритмів шифрування інформації (таких як DES, AES, RSA) – це всього лише питання часу і, з винайденням квантового комп’ютера, дані алгоритми шифрування будуть неактуальними і неефективними [1]. Отже, можна зробити припущення, що майбутнє криптографічної науки за квантовою криптографією. На даний момент відомо два основні напрямки квантової криптографії: квантовий прямий безпечний зв’язок (КПБЗ) та квантовий розподіл ключів (КРК) [2]. У протоколах КПБЗ легітимні користувачі (Аліса і Боб) взагалі не використовують шифрування, а передають інформацію шляхом кодування повідомлення за допомогою квантових станів фотонів. Протоколи КРК призначені для розподілу ключів шифрування між легітимними користувачами по квантовому каналу зв’язку.