Захист комунікаційного трафіку в SCADA-системах з використанням гібридних алгоритмів стійких до квантових атак

Анотація

У статті досліджено проблему захисту комунікаційного трафіку в SCADA-системах в умовах підвищених загроз, зумовлених відкритістю інфраструктури та розвитком квантових обчислень. Обґрунтовано доцільність використання гібридного криптографічного підходу, що поєднує симетричне шифрування та постквантовий обмін ключами, з урахуванням обмежених обчислювальних ресурсів пристроїв та особливостей промислових протоколів (Modbus, DNP3, IEC 60870-5-104). Розроблено модель криптомодуля, який інтегрується в комунікаційні вузли SCADA-мережі. Запропоновано математичне формалізоване представлення процедури генерації гібридного ключа з використанням алгоритму CRYSTALS-Kyber, а також реалізовано схему балансування криптографічного навантаження між шлюзами та периферійними пристроями. Проведено порівняльне експериментальне дослідження, яке продемонструвало зменшення затримки передачі, енергоспоживання і використання пам’яті порівняно з TLS 1.2. Запропонована модель показала високу адаптивність до промислових умов, масштабованість, стійкість до атак у квантовій моделі обчислень і сумісність з обмеженими апаратними платформами. Перспективи подальших досліджень включають розробку інтелектуального модуля адаптивного керування параметрами шифрування в реальному часі та впровадження в SCADA-системи критичної інфраструктури