Розвиток сучасних технологій дозволяє суттєво розширити цифрові послуги. Для забезпечення послуг в Інтернет-просторі як правило використовуються протоколи цілісності SSL, TLS Однак стрімкий розвиток обчислювальних технологій дозволяє зловмисникам не тільки модифікувати кіберзагрози, а також розробляти нові цільові загрози. Крім того поява повномасштабного квантового комп’ютера, як стверджують спеціалісти НІСТ США, дозволить зламувати симетричні та несиметричні криптосистеми на основі алгоритмів Гровера та Шора за поліноміальний час. В роботі пропонується модифікація протоколу TLS на основі використання, в якості алгоритма, який забезпечує стійкість протоколу TLS, використання постквантових алгоритмів на основі крипто-кодових конструкцій Мак-Еліса та Нідеррайтера на еліптичних кодах. Для дослідження властивостей запропонованого підходу використовується метод багатокритеріального аналізу, який дозволяє сформувати комплексний показник якості обслуговування. Представлені дослідження підтверджують, що використання постквантових алгоритмів в якості алгоритму стійкості в протоколі TLS забезпечують підвищення ефективності на 30% при використанні в мережі на основі Gigabit Ethernet, та в 2 рази при використанні 10 Gb Ethernet
Розвиток сучасних технологій дозволяє суттєво розширити цифрові послуги. Для забезпечення послуг в Інтернет-просторі як правило використовуються протоколи цілісності SSL, TLS Однак стрімкий розвиток обчислювальних технологій дозволяє зловмисникам не тільки модифікувати кіберзагрози, а також розробляти нові цільові загрози. Крім того поява повномасштабного квантового комп’ютера, як стверджують спеціалісти НІСТ США, дозволить зламувати симетричні та несиметричні криптосистеми на основі алгоритмів Гровера та Шора за поліноміальний час. В роботі пропонується модифікація протоколу TLS на основі використання, в якості алгоритма, який забезпечує стійкість протоколу TLS, використання постквантових алгоритмів на основі крипто-кодових конструкцій Мак-Еліса та Нідеррайтера на еліптичних кодах. Для дослідження властивостей запропонованого підходу використовується метод багатокритеріального аналізу, який дозволяє сформувати комплексний показник якості обслуговування. Представлені дослідження підтверджують, що використання постквантових алгоритмів в якості алгоритму стійкості в протоколі TLS забезпечують підвищення ефективності на 30% при використанні в мережі на основі Gigabit Ethernet, та в 2 рази при використанні 10 Gb Ethernet
У статті з’ясовано, що квантові обчислення є одним із найважливіших досягнень сучасної науки, яке відкриває нові можливості для розв’язання завдань, недоступних для класичних обчислювальних систем. Актуальність дослідження зумовлена швидким розвитком квантових технологій, які мають потенціал для революційних змін у таких сферах, як фінанси, хімія, матеріалознавство та криптографія. Виявлено, що використання квантових комп’ютерів значно підвищує ефективність процесів оптимізації, аналізу великих обсягів даних і моделювання складних систем, що є критично важливим у сучасних умовах швидкого збільшення обсягів інформації. Метою статті є дослідження ефективності квантових обчислень у розв’язанні складних завдань, аналіз основних проблем їх впровадження та розробка рекомендацій для інтеграції цих технологій у високопродуктивні обчислювальні інфраструктури. Методологія. У статті проаналізовано ключові принципи квантових обчислень, такі як суперпозиція, квантова заплутаність та інтерференція, а також виконано оцінювання потенціалу квантових алгоритмів Шора та Гровера. Здійснено порівняльний аналіз теоретичних і практичних аспектів впровадження квантових комп’ютерів у різних галузях, таких як фінансова сфера, хімія, матеріалознавство і криптографія. Використано підхід системного аналізу для виявлення проблем і потенціалу впровадження квантових обчислювальних технологій. Наукова новизна. Наукова новизна роботи полягає в комплексному аналізі прикладних аспектів використання квантових обчислень, виявленні основних технічних і інфраструктурних проблем їх впровадження та розробці рекомендацій щодо інтеграції квантових технологій у сучасні обчислювальні системи. Визначено перспективи використання квантових алгоритмів у нових галузях, таких як медична діагностика, прогнозування кліматичних змін і створення інтелектуальних систем управління. Висновок. У результаті дослідження доведено, що квантові обчислення мають потенціал для значного підвищення ефективності розв’язання складних завдань, але їх широкомасштабне впровадження обмежено технічними та інфраструктурними викликами. Запропоновано рекомендації, які передбачають удосконалення апаратного забезпечення, розробку нових алгоритмів корекції помилок, створення стандартів для інтеграції квантових і класичних систем, а також розвиток хмарних сервісів для забезпечення доступності квантових обчислень. Окреслено перспективи подальших досліджень, які охоплюють розширення сфер застосування квантових технологій і підготовку фахівців, здатних працювати з цими інноваційними системами.
З появою квантових обчислювальних технологій, що мають потенціал обчислювати з набагато більшою швидкістю, ніж класичні комп’ютери класична стеганографія стикається з новими загрозами, які ускладнюють приховування інформації. Водночас це стимулює розвиток нових підходів, таких як постквантова стеганографія, яка враховує потенціал квантових обчислень. Але, виявляється, що квантові обчислення мають потенціал радикально змінити багато аспектів криптографії, а стеганографія, яка використовується для приховування інформації, також може зазнати впливу. Мета роботи. Аналіз особливостей впливу найвідомішої реалізації квантової криптографії, як квантовий розподіл ключів (Quantum Key Distribution для розробки рекомендацій щодо підвищення ефективності стеганографічних методів. Методологія дослідження. Для дослідження впливу квантових обчислень на стеганографію розглянуто застосування різноманітних методів, залежно від конкретних цілей дослідження та доступних ресурсів, а саме: математичне моделювання стеганографічних алгоритмів, аналіз вразливостей перед квантовими алгоритмами, розробка квантових атак на стеганографічні методи та інші. Наукова новизна. Авторами у цієї проблематиці були визначені основні криптографічні системи, що забезпечують захист інформації в умовах квантових загроз, у тому числі особливості квантової криптографії. Також наведені основні особливості квантових обчислень, такі як суперпозиція, заплутаність та зв’язаність. Як результати дослідження можуть бути такі. Нарешті, необхідно зазначити, що загрози, які виникають у результаті розвитку квантових технологій, вимагають термінової адаптації та впровадження нових стандартів у сфері інформаційної безпеки. Інтеграція QKD і стеганографії є багатообіцяючим напрямком, що може знайти застосування в захищених комунікаціях, зокрема в дипломатії, оборонній сфері та приватних зв’язках. Висновки. Квантова механіка пропонує високий рівень випадковості, який може бути використаний для підвищення надійності приховування інформації за рахунок переваг квантового випадкового шуму. Це дозволяє створювати більш стійкі до виявлення стеганографічні системи. Потенційні напрямами подальших досліджень можуть бути: вивчення інтеграції квантових методів з класичною стеганографією; аналіз безпеки стеганографічних методів у постквантовий період; розробка квантових протоколів стеганографії; оцінка впливу квантового шуму на приховування та виявлення інформації для захисту систем електронної комерції.
Об’єктом дослідження є сучасні квантовостійкі криптоалгоритми, які мають забезпечувати безпеку даних у комунікаційних каналах в умовах зростаючої загрози з боку квантових комп'ютерів, так як для них наразі не існує ефективних алгоритмів криптоаналізу, оскільки вони базуються на інших математичних проблемах ніж ті, що експлуатуються у поточний час. У статті зроблено огляд алгоритмів, які було подано на участь в процесі сертифікації від організації NIST, розподіллено за типами криптографічних схем, наведено відомості про те, на яких математичних задачах вони ґрунтуються, складність розв'язання цих задач, переваги та недоліки. Метою роботи є порівняння постквантових криптографічних систем та їх аналіз. В роботі розглянуті та проаналізовані основні принципи застосування різних видів криптографії, яка є стійкою до атак з використанням як звичайних, так і квантових комп'ютерів та технологій. Оглянуто наступні криптографічні типи: криптографію на основі ґраток, мультиваріативну криптографію, криптографію на основі хеш-функцій, криптографію на основі кодів коригування помилок та криптографію на основі ізогенії; що дозволяє зробити висновок про те, який з підходів до криптографії є кращим дляобрання в конкретній ситуації. Результатом є порівняльний аналіз алгоритмів за обраними критеріями та формування списку алгоритмів, які є прийнятними для використання у «пост квантову добу», коли звичайні алгоритми вже не зможуть забезпечувати конфіденційність, за умови відсутності специфічних вимог щодо їх роботи (таких як розмір відкритого та закритого ключів/швидкодія алгоритмів). Бібл. 21, табл. 2
З появою квантових обчислювальних технологій, які мають потенціал здійснювати обчислення з набагато більшою швидкістю, ніж класичні комп'ютери, виникає загроза для існуючих криптографічних систем. Квантові алгоритми, здатні ефективно розв’язувати складні обчислювальні завдання, що лежать в основі безпеки сучасних криптографічних систем. Це означає, що з розвитком квантових комп'ютерів стає можливою компрометація багатьох сучасних шифрів, які сьогодні вважаються безпечними.З огляду на це, постає потреба у створенні нових криптографічних методів та алгоритмів, які б залишались стійкими до квантових атак. Пост-квантова криптографія є новим напрямом у криптографічний науці, який ставить за мету розробку алгоритмів, стійких до атак квантових комп’ютерів. Вона охоплює широкий спектр методів, таких як латичні криптосистеми, криптографія на основі кодів з корекцією помилок та багато інших.Таким чином, розвиток квантових обчислювальних технологій ставить перед криптографією нові виклики, що вимагають перегляду існуючих методів захисту інформації. Постає необхідність адаптації криптографічних систем до нових умов, зокрема через створення алгоритмів, які б залишались надійними навіть в умовах появи квантових комп'ютерів.Тому, актуальність теми дослідження полягає в необхідності захисту інформації в умовах швидкого розвитку квантових обчислювальних систем. Наукова новизна цього дослідження полягає в комплексному аналізі пост-квантових криптосистем та їхній стійкості до нових типів загроз. Дослідження пропонує порівняння ефективності класичних криптографічних методів із пост-квантовими, що дозволяє виявити їхні сильні та слабкі сторони в умовах квантових обчислень. Практична значущість дослідження полягає у можливості використання результатів для впровадження нових стандартів криптографічного захисту інформації. Це є особливо важливим для організацій, що обробляють конфіденційні дані, таких як банки, урядові установи та компанії, які займаються розробкою технологій штучного інтелекту. Ключові слова: квантові обчислення, класичні криптографічні системи, загрози, криптографічні алгоритми, інформаційна безпека, квантові технології.
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
У статті запропоновано емерджентно-адаптивний метод для оцінки впливу постквантового середовища на інформаційну безпеку держави, що ґрунтується на принципах самоорганізації та синергії. Метод спрямований на забезпечення ефективного реагування на загрози, пов’язані з розвитком квантових обчислень, які можуть порушити існуючі криптографічні протоколи, такі як RSA та ECC. Розглянуто ключову роль штучного інтелекту в аналізі, прогнозуванні та динамічній адаптації захисних систем. При моделюванні атак проводяться симуляції впливу квантових обчислень на криптографічні системи, зокрема оцінюється стійкість ключових протоколів до атак алгоритмів Шора та Ґровера. На етапі адаптації впроваджуються квантово стійкі криптографічні рішення, такі як решіткові алгоритми, кодові схеми та геш-функції, а також проводиться моніторинг їхньої ефективності. Далі виконується аналіз загроз, який фокусується на дослідженні можливостей квантових обчислень, здатних порушити сучасні криптографічні системи. Наступним кроком є оцінка вразливостей, під час якої ідентифікуються використовувані криптографічні алгоритми, такі як RSA та ECC, і аналізується їхня стійкість до атак квантовими алгоритмами. Після цього виконується аналіз критичних точок і протоколів зв’язку, що охоплює оцінку стійкості таких протоколів, як TLS/SSL, IPsec, VPN, до можливих квантових атак. Наступним етапом є симуляція атак, яка передбачає моделювання квантових атак для оцінки ймовірності їхнього успіху. Завершальним етапом є розробка рішень постквантової безпеки, що включає вибір та впровадження нових криптографічних алгоритмів, стійких до квантових атак, та їхню інтеграцію в існуючі системи. Усі етапи взаємопов’язані та забезпечують динамічну адаптацію системи до нових викликів. Доведено, що запропонований підхід забезпечує підвищену стійкість інформаційних систем до нових загроз завдяки інтеграції класичних та постквантових протоколів. Особливу увагу приділено синергії різних компонентів безпеки, що дозволяє створювати адаптивні та самоорганізовані системи. Перспективи подальших досліджень включають розробку моделей емерджентності, інтеграцію постквантових рішень у державні інформаційні системи та впровадження міждисциплінарного підходу до забезпечення кібербезпеки.