В ходе проверки 78 тысяч криптографических уязвимостей российскими специалистами было установлено, что злоумышленники уже используют существующие слабые места для атак, способных стать критическими в эпоху квантовых вычислений. Для оказания помощи службам безопасности был разработан QRI – квантовый индекс риска, позволяющий определить приоритетные направления усиления защиты.

Квантовые технологии включены в число трёх ключевых сквозных информационных технологий, определяющих развитие России до 2030 года. В связи с этим обеспечение устойчивости к квантовому воздействию основных цифровых экосистем и платформ национальной экономики является актуальной задачей, требующей немедленного решения, а не отлагательства на будущее.

Рассмотрим ситуацию: злоумышленник получает доступ к зашифрованному архиву данных и сохраняет его с расчетом на то, что через десятилетие квантовый компьютер сможет взломать шифрование, предоставив ему доступ к конфиденциальной информации, такой как медицинские записи, технические чертежи или дипломатическая корреспонденция. Эта тактика получила название «Harvest Now, Decrypt Later» (HNDL). Для некоторых видов данных период сохранения секретности имеет большее значение, чем время создания квантового компьютера: кража одноразового пароля банка может быть менее критичной, в то время как утечка медицинских карт или дипломатической переписки, которые должны оставаться конфиденциальными на протяжении десятилетий, требует немедленного устранения уязвимостей.

Традиционные системы оценки рисков безопасности, например CVSS, оценивают степень опасности уязвимости на текущий момент времени. EPSS прогнозирует вероятность эксплуатации уязвимости в течение ближайших 30 дней. Однако ни одна из этих систем не учитывает квантовые угрозы, которые могут проявиться через десятилетия. При этом по всему миру хранится огромное количество конфиденциальных данных – медицинских, финансовых и государственных, – требующих защиты на протяжении длительного времени.

В этой связи ученые из Южного федерального университета (ЮФУ), совместно с сотрудниками Университета «Сириус», разработали Квантовый индекс риска (QRI) – инновационную формулу для оценки степени уязвимости. Величина этого числового показателя отражает уровень опасности обнаруженной бреши в системе безопасности, принимая во внимание потенциальные квантовые угрозы.

Предложенная формула базируется на трех ключевых аспектах. Во-первых, она оценивает текущую степень опасности уязвимости с использованием общепринятой системы CVSS. Во-вторых, учитывается её восприимчивость к квантовым алгоритмам Шора и Гровера (Quantum Factor), что позволяет оценить устойчивость шифрования к воздействию будущих квантовых компьютеров. В-третьих, анализируется привлекательность уязвимости для стратегии «собери сейчас, расшифруй потом» (HNDL Score) – возможность перехвата данных и их хранения до момента появления подходящей технологии дешифровки. Исследователи подчеркивают, что чем дольше предполагается сохранение конфиденциальности информации, чем проще ее перехватить и чем выше ее ценность для злоумышленника, тем выше становится показатель индекса QRI.

Исследователи провели проверку формулы на обширной базе данных, содержащей около 80 тысяч криптографических уязвимостей (CVE) из Национальной базы уязвимостей NIST за период с 2016 по 2026 год. Полученные результаты были сопоставлены со списком CISA KEV — каталогом уязвимостей, которые уже подвергались эксплуатации хакерами в реальных кибератаках. Анализ показал, что уязвимости, включённые в список KEV, демонстрируют на 26,6% более высокий квантовый индекс риска (QRI) по сравнению с остальными. Это указывает на то, что злоумышленники уже сейчас фокусируются на тех областях, которые станут приоритетными целями в эпоху квантовых вычислений. Более того, 437 уязвимостей из списка KEV характеризуются средним QRI равным 13,05, в то время как для остальных этот показатель составляет 10,31 — разница такой величины маловероятно может быть случайной. Уязвимости, чувствительные к алгоритму Шора, встречаются в списке KEV в 1,52 раза чаще, чем в общей базе данных. Впервые подобную квантово-скорректированную оценку риска применили к государственной базе реально эксплуатируемых уязвимостей CVE.

«Основная проблема традиционного подхода к кибербезопасности заключается в его реактивности: мы устраняем уязвимости, которые подвергаются атакам в настоящий момент. Однако с приближением «Дня Q» (Q-Day) ситуация меняется. Протокол HNDL («собирай сейчас, расшифруй потом») подразумевает утечку критически важных государственных и коммерческих данных уже сегодня. Разработанный нами Квантовый индекс риска (QRI) — это не просто теоретическая концепция. Мы эмпирически подтвердили на основе данных за десятилетие, что злоумышленники в настоящее время целенаправленно эксплуатируют уязвимости, которые станут ключевыми целями для квантовых компьютеров в будущем. Наш индекс предоставляет организациям научно обоснованный инструмент для начала превентивной защиты стратегических данных уже сейчас, без ожидания появления мощных квантовых вычислителей», – отмечают эксперты. — комментирует один из авторов исследования, профессор Университета «Сириус» Сергей Петренко.

В результате проведенного анализа участниками проекта была выявлена неутешительная тенденция: число криптографических уязвимостей ежегодно увеличивается в среднем на 11%. За девять лет их количество возросло более чем в пять раз – от 2593 единиц в 2016 году до 14 523 единиц в 2025-м. При этом, уязвимости, подверженные воздействию алгоритма Шора, стали встречаться чаще на 8,8% в год, что свидетельствует об ускоренном расширении пространства для квантовых атак по сравнению с темпами внедрения постквантовой криптографии.

По мнению исследователей, первоочередное внимание следует уделить данным, которые сохраняют свою ценность на протяжении длительного времени. К таким относятся государственные и оборонно-промышленные данные, здравоохранение и фармакология, а также финансовый сектор и блокчейн. Именно в этих областях хранятся сведения с максимальным сроком секретности: медицинские записи и генетические паспорта, технологические секреты и проектная документация долгосрочных разработок, дипломатическая корреспонденция и координаты стратегических объектов. В случае дешифровки этих архивов через десять лет последствия могут быть крайне серьезными.

Какие действия следует предпринять в настоящее время? Учёные рекомендуют пересмотреть приоритеты при устранении уязвимостей — закрывать не только те, что оцениваются по классической шкале CVSS, но и с учётом квантового риска. Необходимо определить, какие данные в организации должны оставаться конфиденциальными более пяти лет, и обеспечить их изоляцию. Также следует начать поэтапный переход на постквантовые стандарты шифрования (FIPS 203, 204), которые устойчивы к алгоритмам Шора и Гровера.

«Предлагается интегрировать QRI с общепризнанным индексом EPSS, который прогнозирует вероятность атаки в течение ближайших трех десятков дней. Это позволит создать удобный инструмент для системных администраторов: система будет предоставлять конкретный перечень приоритетных задач – например, «Вот эти пять уязвимостей наиболее вероятно будут использованы хакерами завтра для кражи данных, которые они смогут дешифровать через десятилетие. Устраните их в первую очередь».» – добавили ученые.

Исследование проводилось при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 25-11-20037, посвященный разработке технологии самовосстановления киберфизических систем критически важной информационной инфраструктуры страны на основе искусственного интеллекта в условиях беспрецедентного роста угроз безопасности). Полученные результаты нашли отражение в отчетах научно-исследовательских работ, включая проект 2.3 «Технологии противодействия ранее не идентифицированным квантовым киберугрозам», и послужили основой для ряда публикаций – двух монографий на русском языке, трех на английском и более сорока статей в авторитетных научных изданиях. Накопленный опыт позволяет инициаторам говорить о перспективе формирования передовой отечественной научной школы «Квантовое программирование и безопасные квантовые вычисления», которая объединит другие научные направления, компании-производители средств защиты информации, системных интеграторов и регулирующие органы для создания национальной квантово-устойчивой системы постквантовой криптографии (PQC) и нейтрализации новой угрозы безопасности данных.

В научной работе приняли участие сотрудники Южного федерального университета (Евгения Ищукова, Фаезех Садат Саджади, Алексей Некрасов) и Университета «Сириус» (Сергей Петренко, Алексей Петренко). Авторы считают свою работу частью масштабной инициативы – создания научной школы «Квантовое программирование и безопасные квантовые вычисления», целью которой является объединение исследователей, разработчиков средств защиты информации и регулирующих органов для формирования национальной квантово-устойчивой экосистемы.

Результаты исследования опубликованы в журнале Computers (Q1).

Предоставленная информация поступила из Центра общественных коммуникаций Южного федерального университета