Интернет вещей — новая технология, изучением которой занимаются в Южно-Уральском государственном университете. Популярность концепции, в которой несколько устройств связаны между собой и могут управляться удаленно, объясняется ее комфортностью для современной жизни. Одна из главных задач для специалистов, работающих с Интернетом вещей, — защитить передающиеся через Сеть данные. Схему передачи, шифрования и хранения информации, превосходящую по надежности имеющиеся аналоги, предложила команда ученых, в числе которых сотрудники ЮУрГУ. Статья о разработке новой схемы опубликована в одном из самых престижных журналов в области компьютерных наук «IEEE Internet of Things Journal».

«Умные» дома, автомобили и города уже давно не примета будущего, а индикатор настоящего времени. Технологии позволяют сделать жизнь человека комфортнее, обеспечив взаимодействие нескольких устройств вычислительной сети, датчиков и механизмов. Концепция такого «умного» пространства называется Интернет вещей (IoT). В скором времени, считают эксперты, количество устройств Интернета вещей может превысить количество мобильных телефонов в мире — настолько будет оценено удобство технологии.

Однако процесс коммуникации устройств между собой приводит к высоким рискам нарушения конфиденциальности, целостности и доступности данных. Поскольку все они передаются с одного предмета на другой посредством Сети, информацию могут перехватить злоумышленники. Например, «умный» электросчетчик может передавать информацию о том, когда свет в доме включают и выключают. Проанализировав ее, легко вычислить время, в которое хозяева отсутствуют, и проникнуть в квартиру. Угрозы могут быть масштабнее и серьезнее, поэтому специалисты работают над проектированием надежной инфраструктуры IoT. Она должна предупреждать потерю информации, сбой в системе, препятствовать нарушению безопасности данных — все, что сложно предвидеть заранее. Для достижения этой цели международная команда ученых, в которую входят директор Высшей школы электроники и компьютерных наук (ВШ ЭКН) Южно-Уральского государственного университета Глеб Радченко и руководитель Международной лаборатории проблемно-ориентированных облачных сред ВШ ЭКН Андрей Черных, а также их коллеги из Российской академии наук, Московского физико-технического института, университета Цинхуа (КНР) и Центра научных исследований и высшего образования в Энсенаде (Мексика), предложила свой вариант шифрования и хранения данных от устройств «Интернета вещей».

Ученые представили архитектуру хранения, называемую WA-MRC-RRNS. Уникальность ее в том, что вместо одного облачного хранилища специалисты предлагают использовать несколько. Они могут принадлежать разным владельцам, а предложенный метод шифрования позволяет разделить информацию на независимые части, которые загружаются в различные облака.

«Естественно, когда мы наблюдаем масштабное внедрение системы Интернета вещей во всех областях жизни, угрозы могут быть очень масштабными. Потерю информации, отказ в доступе, утечку информации, сговор, технические сбои и нарушения безопасности данных трудно предсказать и предвидеть заранее. Вместо того чтобы собирать все данные в одном „облаке“, мы предложили другую схему шифрования. Она позволит разместить части данных в разных облачных хранилищах, принадлежащих разным владельцам. Даже если некоторая часть данных будет перехвачена, то злоумышленник не сможет восстановить информацию из частичного набора данных. Если же часть данных будет вовсе потеряна в результате сбоя, такая схема позволит восстановить данные из тех частей, которые были отправлены в другие хранилища», — рассказал Глеб Радченко.

Директро ВШ ЭКН ЮУрГУ Глеб Радченко

Директро ВШ ЭКН ЮУрГУ Глеб Радченко

Чтобы доказать эффективность предложенного способа шифрования данных, международная команда исследователей провела теоретический анализ потери информации, избыточности данных, скорости кодирования и декодирования. Выяснилось, что при использовании архитектуры хранения WA-MRC-RRNS вероятность потери данных меньше, чем в уже существующих схемах, а скорость передачи данных — выше.

В дальнейших исследованиях ученые намерены проверить работоспособность предложенной ими схемы в условиях простоя, неисправностей, а также изменения параметров. WA-MRC-RRNS ждет сравнение с уже известными подходами шифрования и хранения данных, основанными на кодах стирания, регенерации и секретных схемах совместного использования.

Отметим, что перспективное направление Интернет вещей в ЮУрГУ изучают несколько лет. В 2018 году было подписано соглашение с мировым лидером в области информационных технологий и радиоэлектроники — компанией Samsung — об открытии «IoT Академия Samsung» и уникальной учебной лаборатории для изучения технологий Интернета вещей на базе Высшей школы электроники и компьютерных наук.

В Южно-Уральском государственном университете достигнуты значительные результаты в области создания Цифровой индустрии. Активно развиваются исследования с применением суперкомпьютерного моделирования в области искусственного интеллекта, обработки, хранения и интеллектуального анализа Big Data.

Исследования в области цифровой индустрии являются одними из трех стратегических направлений развития научной и образовательной деятельности Южно-Уральского государственного университета наряду с экологией и материаловедением.

ЮУрГУ — участник Проекта «5-100», призванного повысить конкурентоспособность российских университетов среди ведущих мировых научно-образовательных центров.