Інтеграція блокчейн-технологій у системи забезпечення кібербезпеки для об’єктів критичної інфраструктури: перспективи та виклики
Анотація
Дослідження було спрямоване на аналіз потенціалу та основних проблем інтеграції блокчейнтехнологій у процеси забезпечення кібербезпеки об’єктів критичної інфраструктури в Україні. У рамках роботи здійснювалися аналіз потенціалу блокчейн-технологій у підвищенні рівня захищеності критичних інфраструктур, оцінка існуючих викликів масштабування та продуктивності таких систем, а також вивчення можливостей міжнародної співпраці для впровадження інноваційних рішень у сфері кібербезпеки. У роботі проведено всебічний аналіз перспектив інтеграції блокчейн-технологій у системи забезпечення кібербезпеки для об’єктів критичної інфраструктури. Для забезпечення релевантності дослідження враховувалися технічні особливості блокчейну, такі як механізми консенсусу, моделі розподілу даних та криптографічні методи. Було виявлено, що блокчейн-технології забезпечують підвищення рівня прозорості, стійкості до кіберзагроз та оптимізацію управління доступом до критичних даних. Водночас основними викликами залишаються низька масштабованість систем, обмежена швидкість транзакцій і високі енергетичні витрати, що ускладнює їх широкомасштабне впровадження. Дослідження також показало, що існує потреба в адаптації регуляторних вимог для підвищення ефективності інтеграції блокчейну в інфраструктурні об’єкти. Дослідження продемонструвало значний потенціал блокчейн-технологій як одного з ключових компонентів у побудові стійких кібербезпекових систем. Висновки роботи акцентують на необхідності міждисциплінарного підходу до впровадження технологій, що включає технічні, економічні та регуляторні аспекти, для підвищення рівня захищеності об’єктів критичної інфраструктури в умовах зростання кіберзагроз. Крім того, у роботі підкреслено важливість міжнародної співпраці, яка дозволить об’єднати ресурси та експертизу для створення більш ефективних та інноваційних рішень у сфері кібербезпеки
Ключові слова
розподілені реєстри; управління даними; регуляторні аспекти; криптографія; цифрова довіра
Використані джерела
[1] Ali, A., Ali, H., Saeed, A., Ahmed Khan, A., Tin, T.T., Assam, M., Ghadi, Y.Y., & Mohamed, H.G. (2023). Blockchainpowered healthcare systems: Enhancing scalability and security with hybrid deep learning. Sensors, 23(18), article number 7740. doi: 10.3390/s23187740.
[2] Barka, E., Kerrache, C.A., Benkraouda, H., Shuaib, K., Ahmad, F., & Kurugollu, F. (2022). Towards a trusted unmanned aerial system using blockchain for the protection of critical infrastructure. Transactions on Emerging Telecommunications Technologies, 33(8), article number e3706. doi: 10.1002/ett.3706.
[3] Berdik, D., Otoum, S., Schmidt, N., Porter, D., & Jararweh, Y. (2021). A survey on blockchain for information systems management and security. Information Processing & Management, 58(1), article number 102397. doi: 10.1016/j.ipm.2020.102397.
[4] Chowdhury, N., & Gkioulos, V. (2021). Cyber security training for critical infrastructure protection: A literature review. Computer Science Review, 40, article number 100361. doi: 10.1016/j.cosrev.2021.100361.
[5] Große, C., Olausson, P.M., & Wallman-Lundåsen, S. (2021). Left in the dark: Obstacles to studying and performing critical infrastructure protection. Electronic Journal of Business Research Methods, 19(2), 58-70. doi: 10.34190/ ejbrm.19.2.2509.
[6] Habib, G., Sharma, S., Ibrahim, S., Ahmad, I., Qureshi, S., & Ishfaq, M. (2022). Blockchain technology: Benefits, challenges, applications, and integration of blockchain technology with cloud computing. Future Internet, 14(11), article number 341. doi: 10.3390/fi14110341.
[7] Hasan, M.K., Alkhalifah, A., Islam, S., Babiker, N.B.M., Habib, A.K.M.A., Aman, A.H.M., & Hossain, M.A. (2022). Blockchain technology on smart grid, energy trading, and big data: Security issues, challenges, and recommendations. Wireless Communications and Mobile Computing, 2022(1), article number 9065768. doi: 10.1155/2022/9065768.
[8] Horner, J., & Ryan, P. (2019). Blockchain standards for sustainable development. Journal of ICT Standardization, 7(3), 225-248. doi: 10.13052/jicts2245-800X.733.
[9] Implementation of blockchain technology in healthcare in 2023. (2023). Retrieved from https://stfalcon.com/ uk/blog/post/implementation-of-blockchain-technology-in-healthcare.
[10] Iskryzhytskii, A., & Zadorozhnii, A. (2024). Study of available methods and technologies for decentralized storing and administration of public data. Technical Sciences and Technologies, 2(36), 137-150. doi: 10.25140/24115363-2024-2(36)-137-150.
[11] Israel and Ukraine face shared cyber threats. (2023). Retrieved from https://www.fdd.org/analysis/2023/11/13/ israel-and-ukraine-face-shared-cyber-threats/.
[12] Joint Statement on the United States-European Union 9th Cyber Dialogue in Brussels. (2023). Retrieved from https://surl.li/ooyrtk.
[13] Kobets, D., & Runov, O. (2024). Integration of blockchain technologies in the personnel potential management system of medical institutions. Innovation and Sustainability, 4(1), 112-119. doi: 10.31649/ ins.2024.1.112.119.
[14] Koh, L., Dolgui, A., & Sarkis, J. (2020). Blockchain in transport and logistics – paradigms and transitions. International Journal of Production Research, 58(7), 2054-2062. doi: 10.1080/00207543.2020.1736428.
[15] Košťál, K., Helebrandt, P., Belluš, M., Ries, M., & Kotuliak, I. (2019). Management and monitoring of IoT devices using blockchain. Sensors, 19(4), article number 856. doi: 10.3390/s19040856.
[16] Kozhemiakin, S. (2023). Blockchain in Ukraine is used at the state level: 4 main areas are named. Retrieved from https://hub.obozrevatel.com/ukr/blokchejn-dlya-ukraintsiv-yak-zastosue-kriptotehnologiyu-mintsifru.htm.
[17] Mohamed, N., & Ahmed, A.A. (2024). AI in combatting man-in-the-middle attacks: A comprehensive review. In Proceedings of the 15th international conference on computing communication and networking technologies (pp. 1-6). Kamand: IEEE. doi: 10.1109/ICCCNT61001.2024.10725789.
[18] Nasir, M.H., Arshad, J., Khan, M.M., Fatima, M., Salah, K., & Jayaraman, R. (2022). Scalable blockchains – a syste matic review. Future Generation Computer Systems, 126, 136-162. doi: 10.1016/j.future.2021.07.035.
[19] Nguyen, C.T., Hoang, D.T., Nguyen, D.N., Niyato, D., Nguyen, H.T., & Dutkiewicz, E. (2019). Proof-of-stake consensus mechanisms for future blockchain networks: Fundamentals, applications and opportunities. IEEE Access, 7, 85727-85745. doi: 10.1109/ACCESS.2019.2925010.
[20] Pacheco, M., Oliva, G., Rajbahadur, G.K., & Hassan, A. (2023). Is my transaction done yet? An empirical study of transaction processing times in the Ethereum blockchain platform. ACM Transactions on Software Engineering and Methodology, 32(3), article number 59. doi: 10.1145/3549542.
[21] Pournader, M., Shi, Y., Seuring, S., & Koh, S.C.L. (2020). Blockchain applications in supply chains, transport and logistics: A systematic review of the literature. International Journal of Production Research, 58(7), 2063-2081. doi: 10.1080/00207543.2019.1650976.
[22] Radvanovsky, R., & McDougall, A. (2023). Critical infrastructure: Homeland security and emergency preparedness. Boca Raton: CRC Press. doi: 10.4324/9781003346630.
[23] Safitra, M.F., Lubis, M., & Fakhrurroja, H. (2023). Counterattacking cyber threats: A framework for the future of cybersecurity. Sustainability, 15(18), article number 13369. doi: 10.3390/su151813369.
[24] Semenenko, O., Nozdrachov, O., Chernyshova, I., Melnychenko, A., & Momot, D. (2024). Innovative technologies to improve energy efficiency and security of military facilities. Machinery & Energetics, 15(4), 147-156. doi: 10.31548/machinery/4.2024.147.
[25] Shapovalova, N., Dotsenko, І., Trachuk, A., & Skrynnikov, I. (2024). Applying artificial intelligence tools for time series analysis. Journal of Kryvyi Rih National University, 22(1), 46-51. doi: 10.31721/2306-5451-2024-1-58-46-52.
[26] Shevchuk, M., Zhulinskyi, M., Kupchok, V., Mykhailiv, A., & Kukoreno, M. (2024). Using blockchain technology to increase the efficiency of energy industry enterprises. Scientific Notes of Lviv University of Business and Law, 40, 704-709. doi: 10.5281/zenodo.10637407.
[27] Smith, K.J., & Dhillon, G. (2020). Assessing blockchain potential for improving the cybersecurity of financial transactions. Managerial Finance, 46(6), 833-848. doi: 10.1108/MF-06-2019-0314.
[28] Tibrewal, I., Srivastava, M., & Tyagi, A.K. (2022). Blockchain technology for securing cyber-infrastructure and internet of things networks. In A.K. Tyagi, A. Abraham & A. Kaklauskas (Eds.), Intelligent interactive multimedia systems for e-healthcare applications (pp. 337-350). Singapore: Springer. doi: 10.1007/978-98116-6542-4_17.
[29] Ullah, Z., Al-Turjman, F., Mostarda, L., & Gagliardi, R. (2020). Applications of artificial intelligence and machine learning in smart cities. Computer Communications, 154, 313-323. doi: 10.1016/j.comcom.2020.02.069.
[30] Vance, T.R., & Vance, A. (2019). Cybersecurity in the blockchain era: A survey on examining critical infrastructure protection with blockchain-based technology. In Proceedings of the IEEE international scientific-practical conference problems of infocommunications, science and technology (pp. 107-112). Kyiv: IEEE. doi: 10.1109/ PICST47496.2019.9061242.
[31] Wang, Q., & Su, M. (2020). Integrating blockchain technology into the energy sector – from theory of blockchain to research and application of energy blockchain. Computer Science Review, 37, article number 100275. doi: 10.1016/j.cosrev.2020.100275.
[32] Warkentin, M., & Orgeron, C. (2020). Using the security triad to assess blockchain technology in public sector applications. International Journal of Information Management, 52, article number 102090. doi: 10.1016/j. ijinfomgt.2020.102090.
[33] Wei, P., Wang, D., Zhao, Y., Sah Tyagi, S.K., & Kumar, N. (2020). Blockchain data-based cloud data integrity protection mechanism. Future Generation Computer Systems, 102, 902-911. doi: 10.1016/j.future.2019.09.028.
[34] Wisniewski, M., Gladysz, B., Ejsmont, K., Wodecki, A., & Van Erp, T. (2022). Industry 4.0 solutions impacts on critical infrastructure safety and protection – a systematic literature review. IEEE Access, 10, 82716-82735. doi: 10.1109/ACCESS.2022.3195337.
[35] Yu, K., Tan, L., Mumtaz, S., Al-Rubaye, S., Al-Dulaimi, A., Bashir, A.K., & Khan, F.A. (2021). Securing critical infrastructures: Deep-learning-based threat detection in IIoT. IEEE Communications Magazine, 59(10), 76-82. doi: 10.1109/MCOM.101.2001126.
[36] Zainuddin, A.A., Sairin, H., Mazlan, I.A., Muslim, N.N., & Wan Sabarudin, W.A.S. (2024). Enhancing IoT security: A synergy of machine learning, artificial intelligence, and blockchain. Data Science Insights, 2(1), 9-19.
[37] Zambrano, R. (2020). Taming the beast: Harnessing blockchains in developing country governments. Frontiers in Blockchain, 2, article number 27. doi: 10.3389/fbloc.2019.00027.