КОНЦЕПТУАЛЬНА АРХІТЕКТУРА ТА ФОРМАЛЬНА МОДЕЛЬ САМОСУВЕРЕННИХ ЦИФРОВИХ ДВІЙНИКІВ В IoT-ЕКОСИСТЕМАХ - Овсянко, Дмитро; Нємкова, Олена (Електронне фахове наукове видання «Кібербезпека: освіта, наука, техніка», 2026)
У статті представлено концептуальну архітектуру самосуверенних цифрових двійників (SSDT) для IoT-екосистем, що забезпечує децентралізоване управління ідентичністю та даними пристроїв незалежно від централізованих провайдерів. Запропоноване рішення усуває основні недоліки традиційних IoT-систем, що пов’язані з централізованим зберіганням даних, ризиками компрометації провайдера та відсутністю гарантій приватності. Розроблено трирівневу архітектуру: фізичний рівень забезпечує автентичний збір даних на IoT-пристроях з криптографічним підписанням; рівень цифрового двійника на обчислювальному шлюзі реалізує управління децентралізованими ідентифікаторами (DID), зберігання облікових даних, оцінювання політик доступу та генерацію доказів з нульовим розголошенням; блокчейн-рівень гарантує незмінний аудит через приватний блокчейн з аварійностійким консенсусом, смарт-контрактами для реєстру DID, управління статусами облікових даних та журналювання операцій доступу. Формалізовано модель SSDT як кортеж, що включає децентралізований ідентифікатор, множину атрибутів, функцію стану, політики доступу, криптографічні ключі та історію операцій, з чітко визначеними інваріантами безпеки. Проаналізовано модель загроз на основі методології STRIDE, адаптованої до розподілених IoT-систем. Аналіз охоплює ключові активи (ідентичності, облікові дані, телеметрію та приватні ключі) і згруповано загрози за напрямами: цілісність обміну, загрози ідентичності та конфіденційність. Ідентифіковано атаки типу Man-in-the-Middle, replay-атаки, підміну пристроїв, підробку облікових даних, обхід політик доступу та компрометацію ключів. Запропоновано комплекс контрзаходів, що включає mutual TLS, криптографічне підписання повідомлень, часові мітки, обов’язкову реєстрацію DID у блокчейні, атестацію пристроїв, перевірку статусу відкликання, обмеження частоти запитів, ротацію ключів та апаратні модулі безпеки. Для забезпечення приватності використано механізми доказів з нульовим розголошенням. Результати дослідження підтверджують можливість створення масштабованих, приватних і самосуверенних систем управління IoT-пристроями. Архітектура забезпечує горизонтальну масштабованість, низьку латентність завдяки периферійній обробці та приватність за проєктуванням. Практична цінність полягає в можливості застосування в індустріальному IoT, персональних моніторингових системах та розумних містах. Напрямки подальших досліджень включають формальну верифікацію, оптимізацію ZKP для ресурсозалежних пристроїв та сумісність з існуючими IoT-платформами.