Вероятностные модели безопасности Блокчейн-технологии с малым числом участников

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.