Последний рубеж квантово-устойчивой кибербезопасности

Глядя в небо ясной ночью, вы можете подумать, что маленький сияющий огонек, мягко движущийся по черному фону, — это падающая звезда или, возможно, даже НЛО.

Скорее всего, эта крошечная точка света, движущаяся над вашей головой, — это спутник, вращающийся на орбите в тысячах миль над облаками.

По оценкам Управления Организации Объединенных Наций по вопросам космического пространства, над Землей вращается более 7390 отдельных спутников, некоторые из которых находятся там уже более полувека. Сегодня спутниковые архитектуры интегрированы почти во все аспекты нашей повседневной жизни.

Мы полагаемся на спутники для связи, доступа в Интернет, навигации, предсказания погоды, визуализации и даже телевидения. Однако наша растущая зависимость от спутниковых технологий превратила эту обширную сеть оборудования в поле битвы за киберпревосходство.

Новая гонка за космос

На протяжении 1960-х годов мир был свидетелем того, как Соединенные Штаты и Советский Союз боролись за последний рубеж в Первой космической гонке.

В течение десятилетия эта гонка, в которой столкнулись две противоположные идеологии (коммунизм и капитализм), проходила высоко над конфликтами холодной войны, которые шли на земле.

Большинство историков сходятся во мнении, что Первая космическая гонка завершилась в 1969 году, когда Нил Армстронг произнес свои знаменитые слова и сделал свой маленький шаг вперед на покрытую кратерами поверхность Луны.

В последнее десятилетие мы стали свидетелями зарождения «Второй космической гонки» — на этот раз между Китайской Народной Республикой и горсткой конкурирующих компаний США, и ставки в этой гонке еще выше.

Победителем станет тот, кто предложит наиболее экономически эффективные средства для замены существующих коммерческих и национальных систем безопасности, а также установит военное и экономическое преимущество в области связи, GPS, разведки, кинетической и киберкосмической войны.

Уязвимости спутников

Спутники особенно уязвимы для кибератак из-за сложных цепочек поставок и слоев заинтересованных сторон. Несколько производителей несут ответственность за предоставление строго определенных компонентов, которые входят в каждый спутник, и после выхода в космос некоторые организации, владеющие этими спутниками, передают повседневное управление кому-то другому.

Каждый шаг этой сложной цепочки поставщиков предоставляет злоумышленникам возможность найти и использовать слабые места в системе. Кроме того, большинство спутников контролируются наземными станциями, что создает уязвимости для хакеров, которые могут атаковать программное обеспечение и отправлять вредоносные команды спутникам на орбите.

В качестве доказательства посмотрите видео на YouTube, где кто-то взламывает спутник с помощью оборудования стоимостью 300 долларов.

Сегодня мы по-прежнему полагаемся на многие спутники, которые были запущены до того, как возникла проблема кибербезопасности, поскольку им не хватает даже самых базовых уровней кибербезопасности, таких как шифрование. Риск того, что хакеры получат контроль над этими спутниками, чреват огромными последствиями.

Используя любой из указанных выше векторов атаки, хакер может легко отказать в обслуживании спутника, тем самым нарушив поток данных в критически важную инфраструктуру и системы национальной безопасности. Более изощренная атака может даже обогнать бортовые двигатели, чтобы сбить спутники с курса или заставить их столкнуться с другими спутниками.

Несмотря на всю неотъемлемую опасность, которую представляют собой взломы спутников, до сих пор нет стандартов кибербезопасности для спутников и нет государственного органа, который бы регулировал или обеспечивал кибербезопасность на орбите. Хотя это отсутствие регулирования, безусловно, является первостепенной проблемой, оно также предоставляет уникальную возможность установить стандарты, которые обеспечат безопасность для грядущей квантовой эры.

По мере того, как Вторая космическая гонка движется вперед над облаками, на земле быстро растет другая раса — Квантовая гонка.

Квантовая угроза

Квантовые технологии обещают обеспечить вычислительную мощность на несколько порядков быстрее, чем любые современные суперкомпьютеры на планете. Эти квантовые технологии уже прототипируются для космических приложений, таких как квантовое зондирование и квантовое распределение ключей, но реальный потенциал и опасность квантовых вычислений заключается в способности взломать шифрование.

В настоящее время противоборствующие государства тратят миллиарды долларов на создание квантового компьютера, способного взломать современное шифрование. Благодаря своей базовой вычислительной структуре (квантовые компьютеры вычисляют, используя субатомные свойства), квантовые компьютеры очень хорошо решают определенные задачи, одна из которых — разложение больших чисел на множители.

К сожалению, весь наш мир (любой, кто пользуется интернетом) полагается на криптографию, использующую факторинг.

Этот переход к постквантовой кибербезопасности (PQC) вызовет крупнейшее обновление в истории компьютеров, и наши спутники должны быть в авангарде этого обновления.

Достижения в области квантовых вычислений растут в геометрической прогрессии, и в квантовую индустрию по всему миру инвестируются миллиарды долларов.

Таким образом, криптографически релевантный квантовый компьютер (CRQC), который представляет собой квантовый компьютер, способный сломать сегодняшнюю криптографию, может быть всего в одном прорыве от реализации. В то время как эксперты спорят о том, как скоро квантовый компьютер сможет взломать шифрование, недавнее исследование, проведенное Dimension Research для Cambridge Quantum, показало, что 60 процентов опрошенных квантовых экспертов считают, что квантовые достижения смогут взломать шифрование к 2023 году.

Классические атаки уже представляют угроза национальной безопасности для спутниковых инфраструктур, но способность расшифровывать секретные данные на орбите может иметь катастрофические последствия. Если мы намерены выйти победителем во Второй космической гонке, необходимо серьезно рассмотреть угрозу квантовых вычислений и принять меры для реализации квантово-устойчивой кибербезопасности на новых и старых спутниках (некоторые спутники могут стать квантово-защищенными даже если они уже развернуты).

Перекресток космической и квантовой безопасности

Недавний конфликт в Украине высветил важность защиты коммерческой спутниковой инфраструктуры. После российских кибератак на коммерческие спутниковые сети в первые недели украинского конфликта конгресс США "узнал" о Законе о спутниковой кибербезопасности. Двухпартийный законопроект требует от Агентства по кибербезопасности и безопасности инфраструктуры (CISA) разработки набора стандартов и рекомендаций для коммерческой спутниковой индустрии по защите своих сетей. Кроме того, законопроект требует от Счетной палаты правительства (GAO) оценки эффективности усилий правительства по усилению кибербезопасности в отрасли коммерческих спутников и выявления уязвимостей, которые могут поставить под угрозу критически важную инфраструктуру.

Закон о спутниковой кибербезопасности является огромным шагом вперед, однако по мере того, как структура регулирования кибербезопасности в космосе начинает формироваться, CISA и GAO должны сотрудничать с Национальным институтом стандартов и технологий (NIST), поскольку NIST завершает работу над новым набором квантовых -устойчивых алгоритмов для использования в системах национальной безопасности.

Мы достигли критического перекрестка, когда страны могут установить квантово-устойчивые стандарты на Земле и в космосе, но это потребует усердия и сотрудничества со стороны как законодателей, так и коммерческих спутниковых компаний, чтобы гарантировать, что мы настроены на успех и безопасность спутников. в квантовую эру.