В роботі розглянуто підходи інформаційної безпеки і захищеного передавання даних у оптичних каланах зв’язку, що застосовуються у сучасних приладах і системах, які досить часто використовуються в сучасних розумних системах. Розглядяються основні чинники впливу і фактори кіберзагроз, які проявляються у каналах зв’язку, а також можливості несанкціонованого втручання і зчитування інформації у інформаційних системах та їх наслідки. Розглянуто перспективи розвитку і підходи до методу захищеної передачі даних у оптичних каналах із криптографічним і фізичним захистом у сучасних промислових інтерфейсах і системах для організації безпечного зв’язку і дистанціного керування на промислових об‘єктах.
В роботі розглянуто підходи інформаційної безпеки і захищеного передавання даних у оптичних каланах зв’язку, що застосовуються у сучасних приладах і системах, які досить часто використовуються в сучасних розумних системах. Розглядяються основні чинники впливу і фактори кіберзагроз, які проявляються у каналах зв’язку, а також можливості несанкціонованого втручання і зчитування інформації у інформаційних системах та їх наслідки. Розглянуто перспективи розвитку і підходи до методу захищеної передачі даних у оптичних каналах із криптографічним і фізичним захистом у сучасних промислових інтерфейсах і системах для організації безпечного зв’язку і дистанціного керування на промислових об‘єктах.
РОЗВИТОК КВАНТОВОГО ЗВ'ЯЗКУ ТА ЙОГО РОЛЬ У ЗАБЕЗПЕЧЕННІ НАДІЙНОЇ ПЕРЕДАЧІ ДАНИХ Анотація.У статті розглядається актуальність розвитку квантового зв'язку як ключового елемента забезпечення безпечної передачі даних у сучасному світі.Зростання обсягів інформації та зростаючі кіберзагрози вимагають інноваційних підходів до криптографії, особливо в умовах впровадження квантових комп'ютерів.Квантовий зв'язок, заснований на принципах квантової механіки, пропонує ефективні рішення, такі як квантова криптографія, що дозволяє автоматично виявляти спроби перехоплення сигналу.Огляд останніх досліджень висвітлює досягнення в галузі квантового розподілу ключів (QKD), квантових повторювачів та інтеграції із супутниковими системами.Особливо увага приділяється експериментам, які продемонстрували передачу квантових ключів на відстань понад 1200 км за допомогою супутника «Мо-цзи».Також розглядається роль квантової заплутаності у підвищенні стійкості до зовнішнього шуму та перспективи впровадження фотонних чіпів і оптоволоконних систем.Додатково висвітлюються практичні аспекти застосування квантового зв'язку у фінансовій сфері, де технологія використання для захисту міжбанківських транзакцій у Швейцарії, а також у оборонній галузі, де квантові мережі забезпечують захищену комунікацію між стратегічними об'єктами.Стаття також аналізує порівняння між класичною та універсальною архітектурою квантової криптографії.Пропонується концепція гнучкого програмного забезпечення, здатного інтегрувати нові криптографічні ядра без модифікацій апаратної інфраструктури.Розробка таких систем сприяння швидкій адаптації до нових викликів у сфері безпеки.Розглянуто перспективи використання квантових повторювачів для подолання обмежень у відстанях передачі сигналу та впровадження інтегрованих супутникових систем.Відзначено, що ключовими викликами залишаються висока вартість обладнання, складність стандартизації протоколів та потреба у значних інвестиціях.У підсумку зазначається, що квантовий зв'язок здатний стати основою для глобальної телекомунікаційної інфраструктури, яка забезпечить безпрецедентний рівень безпеки та надійність передачі даних у майбутньому.
У цій статті здійснено детальний аналіз проблем та перспектив впровадження постквантових криптографічних алгоритмів, які стають дедалі актуальнішими у зв’язку з розвитком квантових обчислень. Розглянуто основні виклики, пов'язані зі стандартизацією постквантових алгоритмів, зокрема питання гнучкості алгоритмів, їхньої продуктивності, складності впровадження та невизначеності щодо появи квантових комп’ютерів, здатних зламувати сучасні криптосистеми. Окрему увагу приділено оцінці сучасного стану розвитку постквантових криптографічних стандартів, а також аналізу потенційних сценаріїв переходу до нових систем захисту інформації. Основну роль тут відіграє Національний інститут стандартів і технологій США (NIST). NIST здійснює ключову координацію та керівництво в процесі розробки стандартів постквантової криптографії, ініціювавши процес відкритого конкурсу для визначення найбільш перспективних криптографічних алгоритмів. Програма, запущена NIST, передбачає багаторічний процес оцінки, тестування та відбору алгоритмів, здатних забезпечити стійкість до атак з боку квантових комп'ютерів. У рамках цієї програми було розглянуто широкий спектр алгоритмів, які відрізняються підходами до шифрування, продуктивністю та ступенем безпеки. На основі проведеного дослідження запропоновано рекомендації щодо ефективного управління перехідним періодом від традиційних криптографічних систем до постквантових рішень, що мають забезпечити надійну безпеку даних в умовах нових технологічних викликів. Зокрема, пропонуються підходи до управління перехідним періодом, стратегії зниження ризиків, а також оцінки можливих загроз і шляхів їхньої мінімізації. У результаті стаття надає цінну основу для формування стратегії безпечної адаптації інформаційних систем у епоху 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.
МЕТОД АДАПТИВНОГО ВИБОРУ ПОСТКВАНТОВИХ АЛГОРИТМІВ ШИФРУВАННЯ ДЛЯ ЗАХИСТУ БАЗ ДАНИХ Анотація.У статті досліджено проблему забезпечення захисту баз даних в умовах розвитку квантових обчислень, які створюють потенційну загрозу для класичних криптографічних алгоритмів, що використовуються в сучасних інформаційних системах.Проаналізовано особливості застосування постквантових алгоритмів шифрування для захисту інформації, що зберігається та обробляється у базах даних підприємства, з урахуванням вимог до конфіденційності, цілісності та доступності даних.Визначено, що існуючі підходи до використання постквантової криптографії здебільшого базуються на фіксованому виборі алгоритмів і не враховують динамічні зміни середовища функціонування, рівень загроз, навантаження на систему та обмеження обчислювальних ресурсів.Запропоновано метод адаптивного вибору постквантових алгоритмів шифрування для захисту баз даних, який ґрунтується на багатокритеріальному оцінюванні їх характеристик.Метод передбачає формування множини допустимих алгоритмів, визначення системи критеріїв оцінювання, нормування показників, обчислення інтегральної оцінки ефективності та її адаптацію з урахуванням поточного рівня ризику компрометації даних.У межах дослідження розроблено математичну модель методу, яка враховує показники криптографічної стійкості, швидкодії, ресурсомісткості, розміру ключа, затримки оброблення запитів, а також параметри, що характеризують вразливості системи, інтенсивність загроз і критичність інформаційних ресурсів.На відміну від існуючих підходів, запропонований метод забезпечує адаптивне коригування вибору алгоритму залежно від поточного стану інформаційного середовища, що дозволяє досягти оптимального балансу між рівнем безпеки та ефективністю функціонування системи управління базами даних.Реалізація методу дає змогу підвищити стійкість систем захисту до сучасних і перспективних кіберзагроз, зокрема тих, що пов'язані з використанням квантових обчислювальних технологій.
У статті досліджено проблему захисту каналів зв’язку автономних безпілотників в умовах розвитку квантових обчислень. Проаналізовано особливості функціонування безпілотних літальних апаратів (БПЛА), що працюють у середовищі з обмеженими обчислювальними ресурсами, високими вимогами до енергоефективності та часових характеристик. Визначено актуальні загрози, зокрема пов’язані з можливістю застосування квантових атак для порушення традиційних криптографічних схем. Запропоновано гібридну модель криптографічного захисту, яка поєднує постквантові алгоритми обміну ключами (Kyber512) та цифрових підписів (Dilithium2) із полегшеним симетричним шифруванням (AES, ChaCha20). Побудовано поетапні схеми взаємодії, математичні моделі та реалізовано експериментальне моделювання на платформах STM32F407 та ESP32-S3. Отримані результати свідчать про придатність моделі до використання в реальному часі, її масштабованість та низьке енергоспоживання. У роботі також порівняно ефективність запропонованого рішення з класичними криптографічними підходами та визначено переваги у контексті стійкості до квантових атак і відповідності обмеженням вбудованих систем.
Квантова криптографія є одним з найважливіших і найбільш розвинених додатків квантової теорії інформації, що пропонує нові підходи до вирішення важливої проблеми передачі секретних повідомлень [1]. Один із напрямків квантової криптографії – це квантові протоколи прямого безпечного зв'язку, у яких взагалі не використовується шифрування, а таємність передачі гарантується законами квантової фізики [2–4]. Відкритий текст секретного повідомлення кодується за допомогою квантових станів груп квантових систем (дво- або багаторівневих), в якості котрих використовують фотони, а потім ці фотони передаються квантовим каналом зв'язку. При цьому закони квантової фізики гарантують виявлення підслуховування в каналі. Виявивши агента, що підслуховує (Єву), легітимні користувачі (Аліса й Боб) переривають сеанс зв'язку.