Lyudmila Kovalchuk, Nataliia Kuchynska, Mikhail S. Kondratenko
The paper investigates the issues of the safe operation of a two-level blockchain with a complex mixed consensus protocol — Proof-of-Stake in the main blockchain (mainchain) and Proof-of-Work in the secondary (sidechain). This two-level blockchain is built on the principle of the Proof-of-Proof protocol, where the safety of the sidechain is ensured by the stability of the mainchain, by referring the mainchain blocks to the sidechain blocks using special transactions. Such a structure allows faster issuance of blocks in the sidechain and, accordingly, faster processing of transactions without loss of security and without increasing the volume of the block. In turn, such a two-level blockchain is of the greatest interest for the creation of a cascade system of state registers, which will be guaranteed to be protected against the substitution and forgery of documents. The main results of the work are explicit analytical expressions for estimates of probability of double spend attack on such two-level blockchain, under the condition of adversary in sidechain and in mainchain. Keywords: blockchain, mainchain, sidechain, cryptocurrencies, mining, Proof-of-Proof consensus protocol, double spend attack.
Open access
2 source records
Blockchain Technology Applications and Security
Advanced Research in Systems and Signal Processing
Abstract— The paper presents the results of an analysis of the decrease in cryptographic strength of the most common symmetric ciphers, taking into account the development of cryptanalytic methods. The vector of the threat to the reduction of information confidentiality stored and processed in information systems in the long term has been determined. An approach to constructing hybrid ciphers, based on the symbiosis of a composite cipher and the Vernam cipher, has been proposed to enhance the asymptotic cryptographic strength of symmetric cryptographic systems used for data encryption in information systems, the relevance of stored and processed information in which does not significantly decrease over time. For instance, this is applicable to information systems built on distributed ledger technology (blockchain networks).
The article examines the peculiarities of the emergence and development of virtual assets -cryptocurrencies. The history and reasons for the creation of the most famous cryptocurrency -bitcoin -are analysed. The advantages and disadvantages of using cryptocurrencies are presented. The principle of blockchain operation is described. The foreign experience of regulating the circulation of cryptocurrencies is analysed. The possibility of integrating best practices to legalise and minimise the risks of using cryptocurrencies in Ukraine is substantiated.
Ірина Стрелковська, Олексій Онацький, Лариса Григорівна Йона
Background. To ensure the protection of the biometric access control system used in unsecured communication channels, it is necessary to exclude the storage and transfer, transfer of biometric data as well as sequences generated on their basis. The paper proposes a cryptographic protocol of two-factor authentication with the zero-knowledge over the extended field GF(2m) on elliptic curves using biometric data and the private key of the user. Objective. The aim of the article is to develop a cryptographic protocol for zero-knowledge two-factor authentication based on elliptic curves using biometric data and the user’s private key, which allows increasing cryptographic strength and reducing the duration of the authentication process. Methods. The process of implementing zero-knowledge proof protocols is as follows: one user (proofer) can convince another user (verifier) that he has some secret without disclosing the secret itself. Results. A cryptographic protocol for two-factor authentication with zero-knowledge over the extended field GF(2m) of elliptic curves using user biometric data is proposed, which significantly reduces the size of the protocol parameters and increases cryptographic strength (computational complexity of the breaking). There is no leakage of private key information and biometric data of the user during the execution of the zero-knowledge proof protocol. Conclusions. The implementation of a cryptographic protocol with zero-knowledge proof two-factor authentication based on elliptic curves allows significantly reducing the size of protocol parameters and increasing the cryptographic strength (computational complexity of the breaking).
The problem of monitoring a computer network under conditions of limitations on the use of system resources and high requirements for the survivability of the monitoring system has been considered. An autonomous decentralized computer network monitoring system has been developed, consisting of a team of software agents. Each agent can operate in two modes: main mode and monitoring system management console mode. In the main mode, the agent collects information about the computer network. In management console mode, the agent provides the user with access to information collected by all agents and allows the user to execute commands to manage the monitoring system. The developed monitoring system allows you to obtain more reliable information about the operation of the network with greater efficiency under the conditions of limitations on the use of system resources specified by the user. The autonomous monitoring system is created on the basis of the concept of multi-agent systems, within which a software agent of the system has some initiative for planning and implementing monitoring scenarios. The operation of software agents implements methods for organizing adaptive processes for collecting information using the principles of self-organization and the concept of structural adaptation. A decentralized software architecture for an autonomous monitoring system without a control center has been proposed. This ensures high reliability and survivability of the monitoring system. The software architecture of the autonomous monitoring system implements the SMA application software interface and the corresponding software library, which allows you to collect statistical data on the operation of the computer network and its nodes. The implementation of a software agent and a management console for an autonomous computer network monitoring system has been considered. Key words: computer network monitoring, autonomous system, decentralized control, software agent
Open access
Cybersecurity and Information Systems
Advanced Data Processing Techniques
Advanced Research in Systems and Signal Processing
The paper considers the problems associated with the organization of the computing processin monitoring systems with mobile components based on a distributed ledger (DL), including thetask of redistributing the computing load. The requirements for the functioning of modern distributedmonitoring systems include the coordinated operation of nodes of the entire system belongingto various layers of the computing environment, including foggy and edge layers, which are highlydynamic. The joint use of DL technologies and mobile components as part of distributed monitoringsystems makes it possible to expand the range of tasks solved by such systems, including due tothe fact that it removes issues related to the synchronization of geographically distributed copiesof data. However, with such an organization of a distributed system, it is necessary to take into account the following features of the computing environment: latency associated with data synchronizationat DL nodes, changes in the geographical location of mobile components, limitedonboard energy resources and high dynamism of the fog and edge layers. Previous studies haveshown that in highly dynamic computing environments, the use of the search space reductionmethod based on ontological analysis is effective. For the correct operation of this method, it isnecessary to develop an ontological model reflecting the features of the considered computing andcommunication environment, including DL and mobile components. In this paper a new ontologicalmodel of the functioning of a distributed monitoring system has been developed, taking intoaccount the presence of mobile components and DL nodes. Production rules for placing computationalload in foggy and edge layers have been developed and a software model has been implementedbased on them, which allowed a number of computational experiments to be carried out.The results of experimental studies have demonstrated the effectiveness of the proposed approachand the adequacy of the developed ontological model.
Unmanned aerial vehicles (UAVs) are becoming very important platforms for conducting combat operations in the russian-ukrainian war, as they significantly reduce the risk of human life during special and combat missions. The UAV group can be used to perform a wide range of military tasks: destruction of enemy equipment, reconnaissance (monitoring) of the area, construction of aerial networks, etc.
 In the conditions of a change in the tactical situation, countermeasures by the enemy, effective management of the UAV group is impossible without an appropriate management system. The UAV group can include both unmanned aerial vehicles (UAVs) and unmanned ground vehicles (UAVs). The following main tasks are assigned to the management system: determination and coordination of the order of joint actions of autonomous UAV groups; formation of flight (ground) tasks and flight (movement) trajectories of the UAV group; dynamic adjustment of the flight task and the role of each UAV during its use; organization of the communication network between the control center and between UAV groups, etc. The tasks and target functions of management of each of their subsystems are determined. The features of the UAV group control cycle are described.
 The main stages of the synthesis of the control system are considered: the choice of the control method (centralized, hierarchical, decentralized and mixed); selection of algorithms (protocols) and organization of the process of data exchange between UAVs. A functional model of the UAV group management system is proposed. Tasks and main management functions of each of the subsystems are defined. Features of the UAV group management cycle are described. The main stages of the synthesis of the control system are considered: the selection of algorithms (protocols) and the organized process of information exchange between UAVs; variants of formation and swarm models of UAV movement in groups; multi-agent decision-making models for the organization of task performance by the UAV group.
Victoria Tyshchenko, Світлана Ачкасова, Олексій Найденко, Serhii Kanyhin · 5 authors
The study focuses on improving the quality of using recurrent neural networks (RNNs) to predict cryptocurrency prices. The formula of the target variable for the model based on the arithmetic mean is developed, which allows us to better take into account the dynamics of cryptocurrency exchanges. The factors affecting this variable were grouped into features based on the volume of daily cryptocurrency trading, the volatility of the relevant prices, and the pre-calculated and selected signals of technical indicators. As part of the study, an algorithm for processing daily data was developed for the model. The results obtained made it possible to create a holistic model for forecasting stock prices. Two recurrent neural networks were trained: one with a long short-term memory (LSTM) and the other with a recurrent gate unit (GRU). To determine the efficiency of the models, the analysis was carried out using two key indicators: the Sortino coefficient, which measures the relative risk/reward for each additional unit of unwanted volatility, and the Sharpe ratio, which measures the return on assets, subtracting the free risk. As a result, it was found that both models have similar results in terms of accuracy (~69 %). Still, the GRU-based model showed significantly better values of the Sortino coefficients (3.13) and Sharpe’s coefficient (2.45), which allows us to conclude that it is effective on cryptocurrency exchanges. At the same time, the LSTM model requires more parameters for training than the GRU model with an identical structure, which leads to a longer training time. The obtained scientific and practical results are aimed at more efficient use of recurrent neural networks in price forecasting on cryptocurrency exchanges
<em>First of all, this article contains information about the most popular cryptocurrencies today, as well as detailed information about cryptocurrencies and bitcoins.</em>
У даній кваліфікаційній роботі було проведено дослідження технології блокчейн,проведено аналіз атак та інцидентів на розумні контракти засновані на блокчейні Ethereum, розроблено модель загроз для блокчейн додатків та розроблено рекомендації з підвищення рівня захисту розумних контрактів . У роботі було досліджено атаки та інциденти пов`язані з розумними контрактами на платформі Ethereum. Було розглянуто такі атаки, як атака повторного входу,атака відтворення, атака на цілочисельне переповнення та інші.За результатами аналізу інцидентів було виділено 2 основні загрози які були використані на практиці для проведення атак на блокчейн дотатки-це атака повторного входу і фішинг. Була створена комплексна модель загроз які виникають при використанні додатків заснованих на технології блокчейн в мережі Ethereum. На основі проаналізованих інцидентів та грунтуючись на моделі загроз були сформовані рекомендації з підвищення рівня захищеності додатків заснованих на розумних контрактах Ключові слова: розумні контракти, атака, Ethereum, EVM, методи захисту.
У даній роботі розроблено вебзастосунок на блокчейні Ethereum, який надає можливість користувачам обмінювати криптовалюти, відображає статистику актуальних цін для криптовалюти та має інтеграцію функціоналу відстеження поточного газу в мережі Ethereum для проведення транзакцій. Для досягнення цієї мети були поставлені відповідні завдання, які були успішно виконані. В процесі розробки проведено дослідження наявних систем та технологій, що дозволяють обмінювати криптовалюти, для отримання глибшого розуміння їх принципів та функціоналу. Досліджено та обрано для впровадження алгоритм проведення обміну криптовалют, який забезпечує безпечну передачу активів між користувачами. Також реалізовано використання смарт-контракту, який відповідає алгоритму обміну криптовалют та забезпечує автоматизовану обробку транзакцій. Розроблено інтерфейс вебзастосунку, який дозволяє користувачам обмінювати криптовалюти. Також реалізовані необхідні операції для взаємодії з мережею Ethereum, зокрема для роботи з DEX, забезпечуючи можливість виконання транзакцій, доступ до контрактів та отримання актуальної інформації про токени на блокчейні Ethereum. Ключові слова : криптовалюта, обмін криптовалюти, вебзастосунок, API, ETHEREUM, смарт-контракт, блокчейн.
Open access
Cybersecurity and Information Systems
Information Systems and Technology Applications
Advanced Steganography and Watermarking Techniques
Мета дипломної роботи - розробка та реалізація нейромережного алгоритму прогнозування курсу Bitcoin з метою покращення точності прогнозів та надання цінних інструментів для трейдерів та інвесторів. Предмет дослідження : нейромережні моделі та їх застосування в прогнозуванні фінансових ринків, зокрема курсу криптовалюти Bitcoin. Об'єкт дослідження : процес прогнозування курсу криптовалюти Bitcoin з використанням нейромережних моделей та аналізу вхідних даних, таких як цінові показники, обсяги торгів та інші фактори, що можуть впливати на ціну криптовалюти. У випускній кваліфікаційній роботі досліджено питання прогнозування курсу криптовалют, створено нейромережний застосунок із використанням моделі LSTM. Ключові слова: блокчейн, криптовалюта, біткоїн, рекурентна нейронна мережа, LSTM.
The article discusses the encryption security of the Bitcoin Core cryptocurrency wallet. Particular attention is paid to aspects of the practical implementation of cryptographic algorithms when encrypting the wallet.dat file with a password. The practical strongness to brute-force attacks using parallel computing on the GPU is also considered. It was found that Bitcoin Core did not implement an encryption key change for private keys. This implementation makes it possible to re-attack the wallet without knowing the new password, if it has already been compromised before. The changes to encryption algorithms that complicate the password brute force attacks on the GPU are also proposed.
Не зважаючи на широке використання технології розподілених децентралізованих реєстрів, зокрема в популярних платформах Bitcoin і Etherium, їм притаманні суттєві недоліки. Головним з них є невисока швидкість обробки транзакцій. Для його усунення в цій роботі запропоновано двошарову модель розподіленого деценталізованого реєстру, що дозволить не тільки підвищити швидкість обробки транзакцій, а й збільшити масштабованість. Кожен з шарів моделі відрізняється як за функціями, що виконуються, так і за принципом створення мережі. Перший – є мережа, що побудована на архітектурі з використанням спрямованого ациклічного графу – DSGChain, яка саме створює блоки. Другим – є мережа, що являє собою класичний блокчейн. В цій мережі відбувається формування консенсусу Proof of Stake для валідації та фіналізації блоків. В рамках запропонованої моделі розроблено метод упорядкування блоків DAG. Метод базується на введеному понятті скелетних блоків. Метод дає змогу суттєво зменшити трафік між двома мережами. Розроблено метод формування оптимістичного (імовірнісного) консенсусу. Ймовірнісний консенсус дає змогу значно скоротити час фіналізації блоків. При формуванні комітетів для PoS консенсусу запропоновано використовувати новий метод перемішування на основі перетворення Tent, який суттєво підвищує рівень безпеки реєстру в цілому. На основі запропонованої моделі створено її програмну реалізацію у вигляді платформи Waterfall. Навантажувальні експерименти з тестовою мережею продемонстрували, що вона забезпечує швидкість обробки транзакцій більше 2000 tps при високому рівні масштабування. Таким чином, поєднання технологій блокчейн та DAGChain в одній моделі розподіленого реєстру дає змогу підвищити швидкість обробки транзакцій на порядки. Подальшим напрямком прискорення обробки даних є застосування шардингу в DAGChain мережі, що може ще більше підвищити показники ефективності розподіленого реєстру.
У кваліфікаційній роботі бакалавра було проведено аналіз архітектури криптовалют та особливостей використання цифрового підпису в криптовалютах. Було розглянуто основні принципи криптовалют, зокрема децентралізацію, роль журналу транзакцій та принципи консенсусу, такі як proof of work та proof of stake. Також було досліджено застосування криптографії в криптовалютах, зокрема генерацію приватних та публічних ключів, еліптичну криптографію та хеш-функції. Було проведено аналіз основних алгоритмів цифрового підпису. Були розглянуті алгоритми RSA, DSA, ECDSA та EdDSA. Досліджено структуру та безпеку цих алгоритмів, а також механізми, на яких вони ґрунтуються. Виявлено, що EdDSA є простішим у реалізації та розумінні порівняно з ECDSA, при цьому забезпечуючи подібний рівень безпеки. Було реалізовано програму для використання цифрових підписів з використанням обговорених алгоритмів. Було описано процес реалізації програми, вибір та підключення необхідних бібліотек, а також розроблено інтерфейси та функціонал для роботи з цифровим підписом. Ключові слова : цифрові підписи, еліптичні криві, еліптичні криві Едвардса, криптовалюта, JAVA.
Open access
Cryptography and Residue Arithmetic
Cybersecurity and Information Systems
Advanced Steganography and Watermarking Techniques
Метою роботи є створення додатку для зберігання та обміну медичної інформації на централізований мережі блокчейн. Об’єктом роботи є процес збереження та редагування та медичної інформації лікарями та її перегляд та обмін пацієнтами. Предметом роботи є програмний засіб для зберігання та обміну медичної інформації в централізованій мережі. Інструменти розроблення: безкоштовне, вільно поширюване середовище розробки Microsoft Visual Studio Code, мова програмування TypeScript, використання бібліотек React, web3-react, CSS бібліотеки Tailwind, програмного середовища розробки Hardhat, мова програмування смарт-контрактів Solidity, бібліотеки смарт-контрактів OpenZeppelin Contracts. У ході дослідження виконано загальний огляд типів медичної інформації, проблем її зберігання та обміну, архітектуру існуючих додатків, її переваги та недоліки. Також було досліджено та описано технологію блокчейн, її особливості, переваги та недоліки в порівнянні з клієнт-серверною архітектурою. Розроблено програмний продукт для зберігання та обміну медичної інформації на блокчейні. Ключові слова : WEB-3, децентралізована архітектура, клієнт-серверна архітектура, медична інформація, надійність, програмне забезпечення, приватна інформація, безпека, блокчейн.
В роботі виконано порівняльний аналіз програмних реалізацій спеціальних мереж смартфонів (SPAN), а саме FireChat, Bridgefy, Serval Project та Briar та проаналізовано їхні підходи до безпеки та автентифікації користувачів. В роботі виявлено, що існуючі механізми автентифікації користувачів недостатні та вразливі, тому запропоновано рішення, що використовує технологію розподілених застосунків Blockchain для автентифікації користувачів. Рішення написане на мові програмування Java та NextJS та використовує Ngrok для публічного доступу до застосунку з використанням SSL. Таке рішення використовує Web3 гаманець MetaMask для виконання процедури автентифікації та спеціальний API від Moralis. Результуюче рішення є більш безпечне завдяки особливостям роботи технології Blockchain та окрім автентифікації, дозволяє перевірити користувача в мережі Blockchain. Воно може бути застосоване для програмних реалізацій SPAN, а також для будь-яких інших мобільних застосунків, що потребують механізму автентифікації користувачів. Ключові слова: БЛОКЧЕЙН, СПЕЦІАЛЬНІ МЕРЕЖІ СМАРТФОНІВ, METAMASK, MORALIS, WEB3, SPAN.
Блокчейн - це тип технології розподіленого реєстру (Distributed Ledger Technology або DLT), який складається зі зростаючого списку записів, які називаються блоками, що надійно пов'язані між собою за допомогою криптографії [1]. В першу чергу, метою блокчейну є надати здатність користувачам записувати та розповсюджувати цифрову інформацію без змоги редагування.
Alexey Finogeev, Michael Deev, Данила Парыгин, Антон Финогеев
The article deals with the creation of an intelligent architecture of the Internet of Things transport environment based on software-defined network (SDN) and blockchain for detecting threats and attacks. The transport environment is created for the monitoring system of critical events in the road transport infrastructure. Blockchain technology is used to authenticate network nodes, store sensor data in a distributed ledger. The network packet clustering method based on a fuzzy neural network is used to detect packets with possible malicious content. The intelligent SDN architecture is a hierarchy of four layers with six levels and includes: a) edge computing layer (sensor nodes and routers level, SDN switches data level), b) fog computing layer (zone server level, control level in SDN controllers), c) a cloud computing layer with data center servers, d) a layer for presenting monitoring results on user devices and applications. Detection of threats and attacks is implemented by validating network nodes and analyzing header fields of IP packets and TCP segments. The intrusion detection system includes a parser and analyzer of data packets, a module for filtering traffic by type, port numbers and other characteristics of packets, a module for synthesizing digital signatures of trusted nodes and their validation, a module for analyzing and clustering packets based on fuzzy logic and a neural network, modules for logging procedures. The probability function of packets belonging to clusters is tuned through deep learning of a five-layer neural network. The conclusion about belonging and degree of similarity with malicious packages is formed using the fuzzy logic apparatus. To train the neural network, the previously synthesized rules of the flow tables and the identified signs of atypical data packets are used. The functionality and effectiveness of the SDN architecture with an intrusion detection system is validated by simulating procedures in the NS3 Simulator system, evaluating authenticity, latency, throughput, response time, and accuracy in detecting atypical data packets.
Метою статті є аналіз тлумачення словосполучення Distributed Ledger Technology (далі DLT) таблокчейн, визначення спільного, та відмінного, переваги та недоліки технологій. З'ясовано, що блокчейн єпідмножиною DLT, і використовувати термін блокчейн не завжди доречно та тлумачно правильно,краще використовувати термін DLT. В патентах та статтях було виявлено, що термін DLT все жтаки був використаний раніше ніж термін блокчейн, хоча багато авторів статей, чомусь помилкововважають, що саме блокчейн породив поняття DLT.Окремо у статті розкрито, позитивні та негативні аспекти блокчейну, а також проведенакатегоризація DLT. Звернуто увагу на те, що вузли, які проводять та контролюють операції вдецентралізованих мережах, залежно від типу систем можуть по різному називатись, від валідаторівдо нод.Визначено, що DLT є більш грамотним та тлумачно вірним терміном ніж блокчейн, і використовуючийого, автор ніколи не помилиться в суті
Nikita Konstantinovich Chistousov, Igor A. Kalmykov, Daniil Vyacheslavovich Dukhovnyj, М. И. Калмыков · 5 authors
Authentication protocols are expanding their application scope in wireless information systems, among which are low-orbit satellite communication systems (LOSCS) for the OneWeb space Internet, automatic object identification systems using RFID, the Internet of Things, intelligent transportation systems (ITS), Vehicular Ad Hoc Network (VANET). This is due to the fact that authentication protocols effectively resist a number of attacks on wireless data transmission channels in these systems. The main disadvantage of most authentication protocols is the use of symmetric and asymmetric encryption systems to ensure high cryptographic strength. As a result, there is a problem in delivering keys to the sides of the prover and the verifier. At the same time, compromising of keys will lead to a decrease in the level of protection of the transmitted data. Zero-knowledge authentication protocols (ZKAP) are able to eliminate this disadvantage. However, most of these protocols use multiple rounds to authenticate the prover. Therefore, ZKAP, which has minimal time costs, is developed in the article. A scheme for adapting protocol parameters has been developed in this protocol to increase its efficiency. Reductions in the level of confidentiality allow us to reduce the time spent on the execution of the authentication protocol. This increases the volume of information traffic. At the same time, an increase in the confidentiality of the protocol entails an increase in the time needed for authentication of the prover, which reduces the volume of information traffic. The FPGA Artix-7 xc7a12ticsg325-1L was used to estimate the time spent implementing the adaptive ZKAP protocol. Testing was performed for 32- and 64-bit adaptive authentication protocols.
Abstract Purpose of work is the development of a new method for estimating the quantum resilience of modern blockchain platforms based on the effective solution of cryptanalysis problems for asymmetric encryption schemes (RSA, El-Gamal) and digital signature (DSA, ECDSA or RSA-PSS), based on computationally difficult problems of factorization and discrete logarithm. Research method is the use of quantum algorithms providing exponential gain (eg Shor’s algorithm) and quadratic gain (eg Grover’s algorithm). Due to the fact that the class of problems solved by quantum algorithms in polynomial time cannot yet be significantly expanded, more attention is paid to cryptanalysis based on the quantum Shor algorithm and other polynomial algorithms. Results of the study include a classification of well-known algorithms and software packages for cryptanalysis of asymmetric encryption schemes (RSA, El-Gamal) and digital signature (DSA, ECDSA or RSA-PSS) based on computationally difficult problems of factorization and discrete logarithm has been built. A promising method for solving problems of cryptanalysis of asymmetric encryption schemes (RSA, ElGamal) and digital signature (DSA, ECDSA or RSA-PSS) of known blockchain platforms in polynomial time in a quantum computing model is proposed. Algorithms for solving problems of quantum cryptanalysis of two-key cryptography schemes of known blockchain platforms in polynomial time are developed, taking into account the security of the discrete algorithm (DLP) and the discrete elliptic curve algorithm (ECDLP). A structural and functional diagram of the software package for quantum cryptanalysis of modern blockchain platforms “Kvant-K”, adapted to work in a hybrid computing environment of the IBM Q quantum computer (20 and 100 qubits) and the IBM BladeCenter (2022) supercomputer, has been designed. A methodology has been developed for using the “Kvant-K” software package to assess the quantum stability of blockchain platforms: InnoChain (Innopolis University), Waves Enterprise (Waves, Vostok), Hyperledger Fabric (Linux, IBM), Corda Enterprise, Bitfury Exonum, Blockchain Industrial Alliance, Exonum (Bitfury CIS), NodesPlus (b41), Masterchain (Sberbank), Microsoft Azure Blockchain, Enterprise Ethereum Alliance, etc. Practical relevance: The developed new solution for computationally difficult problems of factorization and discrete logarithm, given over finite commutative (and non-commutative) associative algebras, in a quantum model of computing in polynomial time. It is essential that the obtained scientific results formed the basis for the development of the corresponding software and hardware complex “Kvant-K”, which was tested in a hybrid computing environment (quantum computer IBM Q (20 and 100 qubits) and/or 5th generation supercomputer: IBM BladeCenter (2022), RCS based on FPGA Virtex UltraScale (2020), RFNC-VNIIEF (2022) and SKIF P-0.5 (2021). An appropriate method for estimating the quantum stability of these blockchain platforms based on the author’s models, methods and algorithms of quantum cryptanalysis has been developed and tested. Keywords: blockchain and distributed ledger technologies (DLT), SMART contracts, blockchain security threat model, quantum security threat, cryptographic attacks, quantum cryptanalysis, quantum and post-quantum cryptography, quantum algorithms Shor, Grover and Simon algorithms, quantum Fourier transform, factorization and discrete logarithm problem, post-quantum cryptography, quantum resilience of blockchain platforms.
Леонід Куперштейн, Mykhailo Krentsin, A. V. Dudatyev, Vladyslav Kaplun
The basic concepts of peer-to-peer networks are analyzed. The current areas of their use are indicated, namely file-sharing services, teleconferencing systems, gaming and trade services, etc. The types of structural organization are considered, and their advantages and disadvantages are determined. According to the degree of centralization, pure, hybrid and federal architectures are distinguished. The classification of peer-to-peer peer networks by connection method and function is also given. Analysis of the prevalence of peer-to-peer networks in the modern world has proved the demand and relevance of the use of decentralized network technology, especially in the field of finance. Possible types of attacks on peer-to-peer networks are analyzed. Both general and specific attacks are highlighted. Specific attacks are oriented on user, application or network. Methods and mechanisms of protection for each of the studied types of attacks are given. The results of the analysis are systematized, namely for each attack the impact on the data, the degree of danger and the level of protection is determined. It also indicates the direction of violation of information security of each attack, namely the integrity, accessibility, confidentiality. It turned out to be no less interesting for malefactors, as evidenced by the significant number of hacks. The research of attacks on P2P networks showed a wide range of both general and specialized. At the same time, attacks are differentiated according to the degree of danger and the aspect of security breach. The most dangerous were attacks that could violate the confidentiality and integrity of data. These include the following attacks: distributed denial of service, index poisoning, sibyl attack, eclipse attack, botnets, masquerade. The research is the basis for further study of the shortcomings of the protection of peer-to-peer networks and the development of new secure mechanisms for data exchange in decentralized structures.