«Российская криптографическая школа остаётся одной из сильнейших в мире и продолжает динамично развиваться»

«Российская криптографическая школа остаётся одной из сильнейших в мире и продолжает динамично развиваться»

На вопросы BIS Journal отвечает Игорь Фёдорович Качалин.

— Насколько сильна российская криптографическая школа и почему?

— Российская криптографическая школа имеет долгую и богатую историю, уходящую корнями в XVII век, когда в 1633 году впервые возникла государственная потребность в шифровании переписки. Эта историческая преемственность, а также постоянная необходимость в защите секретной информации (военной, дипломатической, правительственной) стимулировали непрерывное развитие криптографии в стране, от вызовов Великой Отечественной войны до современных цифровых угроз.

Основы криптографической науки закладывались ещё в дореволюционной России: например, работы Пафнутия Чебышёва по теории чисел впоследствии стали базой для алгебраических методов. В советский период выдающийся вклад внёс В. А. Котельников; в криптографических исследованиях активно применялись и труды А. А. Маркова, А. М. Ляпунова, А. Н. Колмогорова. Этот ряд продолжают современные учёные-криптографы, среди которых Сачков В. Н., Глухов М. М., Нечаев А. А., Кузьмин А. С., Зубков А. М. и многие другие.

Результатом этих усилий стало создание собственных национальных криптографических стандартов. Серия ГОСТов включает такие криптографически стойкие алгоритмы, как блочные шифры «Магма» (64-битный блок) и «Кузнечик» (128-битный блок) из ГОСТ Р 34.12–2015, хеш-функцию «Стрибог» (ГОСТ Р 34.11–2012) и схему электронной подписи на эллиптических кривых (ГОСТ Р 34.10–2012). Эти разработки по своим криптографическим свойствам сопоставимы с ведущими мировыми аналогами.

Координацию науки и практики обеспечивают специализированные институты, такие как Академия криптографии Российской Федерации, основанная в 1992 году, которая объединяет ведущих учёных и решает как фундаментальные, так и прикладные задачи.

Криптография глубоко интегрирована в практику. В России активно развиваются и внедряются средства криптографической защиты информации (СКЗИ) в госсекторе, бизнесе и финансовых системах. Среди ярких примеров успешных внедрений можно отметить систему дистанционного электронного голосования, системы квантового распределения ключей (например, ViPNet QSS, разработанная совместно с Центром квантовых технологий МГУ).

Сегодня в рамках Технического комитета по стандартизации «Криптографическая защита информации» (ТК 26) активно ведутся перспективные исследования, в том числе в области постквантовой криптографии, призванной защитить данные от потенциальных атак будущих квантовых компьютеров.

Безусловно, как и в любой высокотехнологичной области, существуют и вызовы — ​это и необходимость баланса между высоким уровнем безопасности и удобством использования, и задача масштабирования перспективных исследований до массовых продуктов. Тем не менее, совокупность всех факторов убедительно свидетельствует о том, что российская криптографическая школа остаётся одной из сильнейших в мире и продолжает динамично развиваться.

— Где и как готовят криптографов, в какой момент эта специальность перестала быть секретной? Какие качества, черты характера важны для этой профессии?

— Действительно, во времена СССР термин «криптография» имел гриф «Секретно» и специалистов с такой специализацией готовил только один вуз — ​ВКШ КГБ СССР им. Ф. Э. Дзержинского (ныне ИКСИ Академии ФСБ России им. Ф. Э. Дзержинского). Однако по мере наступления эры информатизации потребность в специалистах по криптографической защите информации становилась всё больше, и сейчас таких специалистов, правда разного уровня подготовки, готовят во многих вузах страны. На мой взгляд, с точки зрения компетенций следует различать специалиста в области теоретической криптографии и специалиста в области прикладной криптографии.

Теоретик-криптограф специализируется на построении математических моделей, доказательстве стойкости алгоритмов и протоколов. Он должен обладать фундаментальными знаниями в высшей алгебре, теории чисел и дискретной математике.

Специалист в области прикладной криптографии занимается оценкой правильности применения средств защиты в конкретных системах, реализацией алгоритмов. Такой специалист больше ориентирован на информационные технологии, архитектуру сетей и программирование.

Подготовка криптографов в России — ​это многоуровневая система, которая включает фундаментальное академическое образование, ведомственную подготовку и корпоративное обучение.

Как я уже отметил выше, главное учебное заведение страны по этому профилю — ​Институт криптографии, связи и информатики Академии ФСБ России им. Ф. Э. Дзержинского (ИКСИ).

В гражданских вузах чаще всего направление называется «Информационная безопасность» или «Компьютерная безопасность», но внутри них существуют кафедры математических основ защиты информации, а указанные направления подготовки включают образовательные программы по криптографии. Можно отметить такие вузы, как МГУ им. М. В. Ломоносова (факультет вычислительной математики и кибернетики), МГТУ им. Н. Э. Баумана, МИФИ и ряд других. Выпускники этих вузов часто работают в коммерческих компаниях-разработчиках СКЗИ, банках и IT-интеграторах.

Кроме того, крупнейшие российские разработчики СКЗИ имеют собственные учебные центры, которые доучивают выпускников под свои требования. Учебные центры компаний «ИнфоТеКС», «Код Безопасности» и «КриптоПро» проводят строгие стажировки, где из сотен заявок отбор проходят лишь десятки человек.

Профессия требует специфического склада ума и личности. Я бы отметил следующие черты специалиста-криптографа:

1. Склонность к абстрактному мышлению. Криптография оперирует объектами, которые невозможно визуализировать (например, группы точек эллиптической кривой над конечным полем). Способность удерживать в голове сложные многомерные модели критически важна.
2. Парадоксальная паранойя и педантичность. Хороший криптограф исходит из того, что противник умён, обладает неограниченными ресурсами и знает всё о вашей системе, кроме ключа. Малейшая небрежность в алгоритме может сделать его бесполезным. При этом необходима абсолютная точность: одна ошибка в строчке кода обнуляет годы математических изысканий.
3. Независимость мышления. Способность найти изъян там, где все остальные видят идеальную конструкцию. Криптограф всегда пытается сломать собственную систему перед тем, как она будет реализована в конкретных изделиях.

— Криптография в нашей стране очень серьёзно регулируется, в чём причина этого и какие основные институты этого регулирования?

— Причина жёсткого регулирования криптографии в России носит комплексный характер и обусловлена тремя основными факторами: государственной безопасностью, технологическим суверенитетом и защитой критической информационной инфраструктуры.

Криптография исторически является инструментом защиты высших государственных интересов. Неконтролируемое использование алгоритмов шифрования может создавать риски утечки данных, составляющих государственную тайну. Кроме того, государство обязано защищать персональные данные граждан и сведения из государственных информационных систем (ГИС).

Регулирование касается не только классической криптографии (шифрования каналов связи), но и защиты финансовых механизмов, таких как электронные финансовые активы, к числу которых можно отнести внедряемый Банком России цифровой рубль, построенный на отечественных криптографических механизмах, а также электронный документооборот во всём его многообразии, построенный на инфраструктуре PKI.

Система регулирования выстроена иерархически и опирается на законодательство РФ, прежде всего на федеральные законы № 149-ФЗ «Об информации…» и № 63-ФЗ «Об электронной подписи». Главный регулятор в сфере криптографии — ​ФСБ России.

Минцифры России формирует общую государственную политику, разрабатывает национальные проекты (например, «Цифровая экономика») и нормативно-правовую базу для электронного документооборота. Министерство курирует создание единого пространства доверия электронной подписи и выступает заказчиком национальных платформ.

Банк России выступает сорегулятором в финансовом секторе. ЦБ устанавливает требования к защите банковских автоматизированных систем, платёжных шлюзов и систем дистанционного банковского обслуживания, в том числе требования по использованию сертифицированных ФСБ России СКЗИ. Такая структура делает российскую модель регулирования одной из самых централизованных в мире, где частная инициатива по разработке и внедрению СКЗИ возможна только на базе национальных стандартов и после прохождения многоступенчатых проверок.

— Вопрос к Вам как руководителю ТК 26. Как сейчас построен процесс стандартизации в криптографической отрасли? Могли бы вы конкретными цифрами и фактами проиллюстрировать текущее состояние дел?

— Процесс стандартизации в российской криптографической отрасли — ​это строго иерархическая и многоступенчатая процедура. ТК 26 является основным элементом этого процесса. На начало 2026 года в составе технического комитета работает 79 организаций со статусом полноправного члена и 17 организаций со статусом «наблюдатель».

Процесс выстроен следующим образом:

1. Инициатором создания нового стандарта может выступить любая организация-член ТК 26.
2. Разработка ведётся на базе профильной рабочей группы ТК 26. Важным элементом разработки является подготовка обоснования криптографического качества разрабатываемого стандарта. После того как внутри Технического комитета обоснование получит одобрение профильных рабочих групп, это обоснование направляется на экспертизу регулятору в области криптографической защиты — ​ФСБ России. В обосновании могут использоваться в том числе результаты исследований, проводимых Академией криптографии РФ или АНО «НТЦ ЦК».
3. Проект документа передаётся на утверждение в Росстандарт только после получения положительного заключения регулятора.

К настоящему времени в рамках деятельности ТК 26 разработаны шесть национальных стандартов, четыре межгосударственных стандарта, 45 рекомендаций по стандартизации Росстандарта, 39 методических рекомендаций, десять технических спецификаций. С участием экспертов ТК 26 разработано более десяти международных документов по стандартизации.

— Утверждается, что в экономике данных информация становится новой нефтью. Как это повлияет на развитие криптографической науки?

— Формулировка «информация — ​новая нефть» в контексте экономики данных означает фундаментальный сдвиг: если раньше основным ресурсом были углеводороды, то теперь им становятся массивы данных (Big Data), на основе которых принимаются управленческие и бизнес-решения.

Этот переход выдвигает новые требования и к криптографической науке.

Главная ценность новой нефти — ​в возможности её многократной переработки (анализа). Но наиболее ценные данные часто принадлежат разным субъектам или содержат чувствительную информацию (персональные данные, коммерческую тайну, государственную тайну). Традиционная модель требует расшифровки данных для их анализа, что создаёт уязвимость.

Для развития экономики данных в России создание практически применимых схем гомоморфного шифрования является одним из приоритетов.

Гомоморфное шифрование позволит производить вычисления над зашифрованными данными, никогда не раскрывая их содержимое.

Ещё одно ключевое направление — ​безопасные многосторонние вычисления. Эта криптографическая технология позволяет нескольким сторонам совместно вычислить некую функцию от их приватных входных данных так, чтобы в процессе ни одна из сторон не узнала чужие исходные данные — ​только итоговый результат.

Для проверки подлинности данных или транзакций без раскрытия самих данных потребуется развивать методы доказательства с нулевым разглашением.

Защита данных-сырья недостаточна. Если операционная система скомпрометирована, любая криптография превращается в формальность. Экономика данных потребует глубокой интеграции криптографических механизмов непосредственно в процессоры и развития аппаратных модулей доверия. Эта задача лежит на стыке деятельности двух технических комитетов: ТК 26 и ТК 362.

Нейросети, перерабатывающие новую нефть, сами становятся целью атак. Появляются угрозы извлечения обучающих данных из весов модели или кражи самой архитектуры ИИ как интеллектуальной собственности. Криптографической науке придётся защищать параметры самих моделей машинного обучения. Сюда же относится разработка протоколов «федеративного обучения»: обучение конкретной модели распределяется между участниками без передачи ими исходных данных за пределы собственных контуров, а криптография должна обеспечивать качество таких протоколов.

Криптография перестаёт быть просто замком на двери. Она становится химическим составом, который очищает сырую нефть данных, позволяя безопасно транспортировать её через публичные сети, хранить в общих резервуарах-облаках и перерабатывать алгоритмами, обеспечивая защиту всей цифровой экосистемы.

— Сейчас тема искусственного интеллекта стала очень популярной и звучит практически во всех СМИ. Какое место может занять ИИ в криптографии?

— Искусственный интеллект трансформирует криптографию, выступая одновременно катализатором инноваций и инструментом нападения.

Технологии ИИ могут применяться для выявления нелинейных зависимостей и статистических отклонений в выходных данных шифров, указывающих на скрытые дефекты дизайна алгоритма.

Нейронные сети могут эффективно классифицировать возможные каналы утечки информации по времени выполнения операций, энергопотреблению и электромагнитному излучению, автоматизируя восстановление секретных ключей.

Алгоритмы машинного обучения могут применяться для выявления стеганографических шаблонов и метаданных в зашифрованном потоке, позволяя деанонимизировать пользователей или определять протоколы прикладного уровня без расшифровки полезной нагрузки.

Генетические алгоритмы и методы глубокого обучения могут использоваться для синтеза таких компонентов, как таблицы подстановок и векторные булевы функции с заданными свойствами.

Возможно применение нейросетей для поиска новых способов реализации «тяжёлых» асимметричных схем на устройствах интернета вещей и аппаратных ускорителях с жёсткими ограничениями по памяти и энергопотреблению.

С помощью совместного применения методов формальной верификации и генеративных моделей может проводиться проверка корректности реализации криптографических протоколов и их устойчивости к известным векторам атак.

Формируется модель непрерывной гонки вооружений: системы защиты начинают использовать ИИ для динамического обнаружения аномалий, предсказания угроз и автоматической генерации контрмер в ответ на действия автономных инструментов взлома. Внедрение этих технологий требует разработки новых стандартов интерпретации решений ИИ и создания верифицированных наборов данных для объективной оценки безопасности таких решений.

— Ещё одна модная тема — ​внедрение постквантовых криптографических алгоритмов. Как вы считаете, насколько актуальна для коммерческих организаций задача перехода на криптографию, устойчивую к взлому с применением квантовых компьютеров? Ожидается ли в ближайшее время выход стандартов на постквантовые криптографические алгоритмы?

— Хотя точные сроки появления достаточно мощных квантовых компьютеров для взлома современной криптографии неизвестны (оценки варьируются от 5–10 до 20–30 лет), принцип «собери сейчас, расшифруй потом» делает актуальным начало подготовки уже сегодня. Для организаций, работающих с данными, требующими защиты на десятилетия вперёд, переход на постквантовую криптографию — ​это не вопрос «если», а вопрос «когда» и «как быстро».

У нас в стране активно ведутся работы над созданием отечественных постквантовых криптографических алгоритмов. В рамках Технического комитета по стандартизации «Криптографическая защита информации» (ТК 26) работает специальная рабочая группа. Среди российских разработок — ​схемы инкапсуляции ключа, построенные на основе кодов, исправляющих ошибки, и на основе алгебраических решёток. А также схемы цифровой подписи, построенные на основе алгебраических решёток и на основе хэш-функций. Свойства предлагаемых алгоритмов активно обсуждаются как внутри ТК 26, так и на различных симпозиумах. Например, в рамках CTCrypt теме свойств разрабатываемых постквантовых алгоритмов посвящена отдельная секция. В оценке стойкости разрабатываемых механизмов активно участвует регулятор в области криптографической защиты информации, учёные Академии криптографии РФ.

Внедрение новых криптографических стандартов — ​это сложный и длительный процесс. Системы и продукты, которые разрабатываются сегодня, будут использоваться в течение многих лет. Следует ожидать, что регулятор после принятия стандартов будет постепенно вводить требования по использованию постквантовых механизмов для защиты чувствительных данных, и компании, работающие в регулируемых отраслях (финансы, здравоохранение), должны будут соответствовать новым криптографическим стандартам.