В.М. Фомичёв1, И.В. Семибратов2

1 Federal Research Center "Computer Science and Control", RAS, Финансовый университет при Правительстве
  Российской Федерации, ООО «Код Безопасности»
2 Финансовый университет при Правительстве Российской Федерации

Постановка проблемы. Обеспечение информационной безопасности относится к приоритетным проблемам успешного функционирования информационно-телекоммуникационных систем. Систематическому исследованию вопросов информационной безопасности посвящены отечественные и зарубежные труды, в том числе, опубликованные в журнале «Системы высокой доступности» статьи [1–3, 7–9].

Архитектура Блокчейна (БЧ) позиционируется как публичная децентрализованная информационная система, позволяющая создавать блоки достоверных данных, организованных в цепи, связывающие последующие блоки данных с предыдущими блоками. Аутентичность предыдущих блоков подтверждается с помощью вычисления хеш-значений. Информационная безопасность БЧ-технологий проявляется как способность системы противодействовать различным атакам нарушителя, в том числе, использующим особенности способов достижения консенсуса в ходе добавления блоков в цепь в условиях отсутствия взаимного доверия пользователей БЧ-сети. Одна из важных задач – выразить количественно способность противодействия системы через различные характеристики функционирования БЧ-сети. Обзор основных механизмов консенсуса и их важные особенности представлены в [4].

Цель. Построить адекватную математическую модель безопасности БЧ-технологии с малым числом участников и определить зависимость уровня обеспечения информационной безопасности от характеристик математической модели.

Результаты. Для интервала времени, в частности, суток, построена вероятностная модель безопасности технологии «блокчейн» (БЧ). Модель учитывает продолжительность и случайность начала сеансов активных действий участников: майнеров (добропорядочных пользователей) по созданию блоков данных и нарушителей, атакующих БЧ с целью создания ложных блоков данных. Атака нарушителей признается успешной, если на некотором отрезке данного интервала времени нарушители имеют над майнерами численное превосходство, обеспечивающее создание ложного блока данных.

В рамках построенной модели предложен критерий безуспешности атаки нарушителей. При небольших количествах майнеров и нарушителей рассчитаны и представлены в виде таблиц и диаграмм вероятности безуспешности атаки нарушителей, зависящие от продолжительности сеансов участников и от вероятностного распределения моментов начала их сеансов. 

Практическая значимость. Разработчиками и пользователями информационно-телекоммуникационных систем, применяющими технологию БЧ, результаты могут быть использованы для разработки критически важных элементов комплексной системы обеспечения информационной безопасности.

1. Будзко В.И., Мельников Д.А., Фомичев В.М. Cпособы согласования ключей пользователями информационно-техноло­гических систем высокой доступности на основе асимметричных криптографических методов // Системы высокой доступности. 2015. № 4. Т. 11. С. 17–30.
2. Будзко В.И., Мельников Д.А., Фомичев В.М. Базовые требования к подсистемам обеспечения криптоключами в информационно-технологических системах высокой доступности // Системы высокой доступности. 2016. № 3. Т. 12. С. 73–82.
3. Будзко В.И., Мельников Д.А., Фомичев В.М. Основы организации обеспечения информационной безопасности и кибер­устойчивости в централизованных информационно-телекоммуникационных системах высокой доступности // Системы высокой доступности. 2019. Т. 15. № 1. 2019. С. 70–77. DOI: 10.18127/j20729472-201901-08
4. Фомичев В.М., Семибратов И.В. Свойства механизмов консенсуса в технологии блокчейн // Системы высокой доступности. 2019. Т. 15. № 2. С. 5–19. DOI 10.18127/j20729472-201902-01
5. Фомичев В.М., Семибратов И.В. Основные характеристики атак на блокчейн // Системы высокой доступности. 2020. Т. 16. № 1. С. 45–55. DOI 10.18127/j20729472-202001-04
6. Фомичев В.М., Семибратов И.В. Оценка вероятности успешной атаки нарушителя в блокчейн-сети // Прикладная дискретная математика. Приложение. 2019. С. 169–172.
7. Крылов Г.О., Токолов А.В. Влияние блокчейн на мировую экономику // Вестник экономической безопасности. 2020. № 1. С. 192–197.
8. Колесников П., Бекетнова Ю.М., Крылов Г.О. Технология блокчейн. Анализ атак, стратегии защиты. Саарбрюккен: LAP LAMBERT Academic Publishing. 2017. 76 с.
9. Сатоши Накамото. Статья о Блокчейне. [Электронный ресурс]  www.bitcoin.org/bitcoin.pdf
10. Чистяков В.П. Курс теории вероятностей. Изд. 5-е. М.: Агар. 2000. 256 с.