Abstract
<jats:p>Виокремлено завдання із забезпечення конфіденційності даних в критично важливих інформаційних системах державного та корпоративного секторів що стрімко здійснюють цифрову трансформацію та масово мігрують до хмарних середовищ. Акцентовано на недоліках традиційних засобів захисту, зокрема на етапі шифрування даних у стані спокою (TDE) та їх передачі (TLS/SSL), які не гарантують безпеки під час їх безпосередньої обробки (Data-in-Use). Необхідність дешифрування даних в оперативній пам’яті створює потенційні вектори атак з боку «чесних, але допитливих» адміністраторів хмарних платформ або шкідливого програмного забезпечення на рівні гіпервізора. Розглянуто науково-технічну задачу забезпечення конфіденційності даних під час обробки без критичної втрати продуктивності, що є ключовою вимогою для систем підтримки прийняття рішень у реальному часі. Проаналізовано сучасні підходи до забезпечення конфіденційності даних під час їх обробки. Встановлено, що повне гомоморфне шифрування (FHE) забезпечує максимальний рівень криптографічної безпеки, однак характеризується надмірною обчислювальною складністю та обмеженою придатністю для виконання складних аналітичних операцій над великими масивами даних. Розкрито особливості технології довірених середовищ виконання (TEE), зокрема Intel SGX, і акцентовано на тому, що за умови високої швидкодії вони мають суттєві обмеження щодо обсягу захищеної пам’яті та залишаються вразливими до атак сторонніми каналами. Для подолання виявлених обмежень запропоновано та обґрунтовано гібридну архітектуру захищеної СУБД, що поєднує механізми частково гомоморфного шифрування для виконання операцій агрегації та апаратні анклави для реалізації складної бізнес-логіки. Розроблено алгоритм адаптивної декомпозиції SQL-запитів, який забезпечує динамічний розподіл обчислювальних операцій між криптографічним і апаратним компонентами з урахуванням їхньої обчислювальної вартості. Експериментальні дослідження, виконані з використанням стандартного бенчмарку TPC-H, які підтвердили ефективність запропонованого підходу. Отримано результати, які засвідчують, що гібридна система забезпечує лише 2,1-4,2-кратне уповільнення порівняно з незахищеними СУБД, що істотно перевищує показники продуктивності рішень на основі чистого FHE. Доведено перспективність використання гібридних моделей захисту для обробки даних у реєстрах критичної інфраструктури.</jats:p>