Эксперты Центра информационной безопасности Университета Иннополис и научной группы «Квантовая информатика и информационная безопасность» Университета «Сириус» представили наборы инструментов для разработчиков ИТ-систем. Решения направлены на создание и защиту платформ от угроз, связанных с появлением квантовых компьютеров. Потенциальным заказчиком разработок выступила федеральная территория «Сириус».
Первый созданный группой учёных набор инструментов — «Сириус-Q. Решатель QUBO». Он предназначен для сложных оптимизационных задач по обеспечению квантовой устойчивости блокчейн-систем — цифровых реестров распределённого хранения данных, которые обеспечивают их неизменность, прозрачность и безопасность без управляющего центра. Сложность таких задач в том, что вычисления растут катастрофически быстро при увеличении объёма вычислений и классические компьютеры практически не способны решать их в подобных масштабах за разумное время.
Решение основано на методе квантового отжига и расширенной модели Поттса. Алгоритм работает с задачами, сформулированными в форме квадратичной бинарной оптимизации без ограничений QUBO или эквивалентной ей задачи Изинга. Такой подход позволяет в разы сократить время поиска точного решения для вычислений соответствующей размерности и определять оптимальный вариант в задачах, где существует множество возможных решений.
Эффектами от внедрения «Сириус-Q. Решатель QUBO» могут стать повышение точности моделирования динамики поведения блокчейн-систем в условиях квантовых атак и получение оптимальной конфигурации средств защиты и механизмов самовосстановления для различных состояний платформ, исключая необратимый коллапс систем и полный отказ в обслуживании.
Вторая группа разработанных инструментов — постквантовые криптографические примитивы «Сириус-Q. КНАА-2-ЭЦП». Они направлены на решение проблемы устойчивости к атакам с применением квантовых компьютеров, способных к 2030-м годам взломать классические криптографические стандарты RSA/ECC.
Решение заключается в создании национальных постквантовых криптопримитивов и электронной подписи и переходе на эти технологии. В основе лежат алгебраические алгоритмы, базирующиеся на вычислительной трудности решения больших систем степенных уравнений. Для повышения стойкости разработчики используют вспомогательные скрытые группы, что устраняет уязвимости, связанные с эквивалентными секретными ключами.
Применение «Сириус-Q. КНАА-2-ЭЦП» позволит повысить достижимый уровень криптографической стойкости и увеличить производительность алгебраических алгоритмов электронной подписи.
Сергей Петренко, эксперт Лаборатории анализа вредоносного ПО Университета Иннополис: «Оба набора инструментов соответствуют четвёртому уровню доверия Федеральной службы по техническому и экспортному контролю России — это высшая степень оценки доверия к средствам защиты информации для гражданских информационных систем в стране. Решения также вошли в список более 30 кейсов российских разработчиков по практическому применению квантовых технологий в области информационной безопасности в декабрьском аналитическом отчёте АНО "Цифровая экономика" и Минцифры России. Созданные инструменты могут внести значительный вклад в построение технологического суверенитета в области цифровой инфраструктуры и заложить основу для защищённых национальных блокчейн-платформ будущего».
