Современная электроника №5/2019

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 10 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2019 Аспекты безопасной передачи данных в сетях IoT и их практическая реализация в LoRaWAN Рис. 1. Архитектура сети LoRaWAN В статье рассмотрены алгоритмы обеспечения безопасности данных на примере сети Интернета вещей LoRaWAN: авторизация, генерация ключей шифрования и осуществление надёжного хранения идентификаторов устройств. Андрей Экономов (andrei.n.ekonomov@domru.ru ) В ВЕДЕНИЕ В настоящее время сети Интерне- та вещей (Internet of Things, IoT) типа LPWAN (Low Power Wide Area Network) активно строятся по всему миру, одна- ко вопрос безопасности передавае- мых по ним данных и сигналов управ- ления до сих пор остаётся открытым как для потенциальных клиентов, так и для телекоммуникационных специ- алистов. Рассмотрим общие принципы защи- ты данных в сетях IoT на примере сети стандарта LoRaWAN (LongRange Wide Access Network), построенной в Россий- ской Федерации АО «ЭР-Телеком Хол- динг». Именно технология LoRaWAN сейчас является драйвером разви- тия направления IoT во всём мире [1] и используется в качестве основно- го инструмента для управления кри- тически важной инфраструктурой, транспортом, производством, здраво- охранением, муниципальным и сель- ским хозяйством более чем в 100 стра- нах мира. Защита данных в любой сети Интер- нета вещей, независимо от конкретно- го стандарта или технологии, должна соответствовать следующим критериям: ● end-to-end конфиденциальность пользовательских данных на уров- не приложения; ● взаимная идентификация абонент- ского устройства и сети; ● проверка целостности данных при передаче на радиоинтерфейсе; ● конфиденциальность сигнальной ин- формации (управляющих команд); ● безопасное хранение идентифика- торов абонентского устройства и его полномочий; ● оперативное устранение найденных уязвимостей в ПО компонентов сети и абонентских терминалов; ● возможность использования отече- ственных средств криптографиче- ской защиты информации (СКЗИ) для критической инфраструктуры. Кроме того, стоит отметить необхо- димость защиты от атак серверов (опе- раторских, управляющих сетью, и кли- ентских, на которых запускаются при- ложения обработки пользовательских данных), однако данный вопрос явля- ется слишком объёмным и рассмотреть его в рамках статьи не представляется возможным. О ПИСАНИЕ АРХИТЕКТУРЫ СЕТИ I O T НА ПРИМЕРЕ L O R A WAN Сеть LoRaWAN состоит из следующих элементов (см. рис. 1): абонентские тер- миналы, базовые станции (шлюзы), сетевой сервер и серверы приложений. Абонентский терминал – обобщаю- щее наименование для сенсоров, дат- чиков, счётчиков, актуаторов и радио- модулей IoT, устанавливаемых на сто- роне пользователя. Базовая станция (БС) выполняет функции сопряжения и взаимодей- ствия радиосети с абонентским терми- налом и концентрации нагрузки с груп- пы терминалов. Совокупность базовых станций оператора обеспечивает тер- риторию радиопокрытия сети и про- зрачную двунаправленную передачу данных между конечными устройства- ми и сетевым сервером. Сетевой сервер – программно-аппа- ратный комплекс, управляющий радио- сетью, контролирующий её и выполня- ющий маршрутизацию пакетов данных от абонентских терминалов до соответ- ствующих серверов приложений. Управление радиосетью состоит в том, что сетевой сервер сети LoRaWAN выбирает БС для передачи сообщений в направлении «вниз» (downlink), прини- мает решения о необходимости измене- ния скорости передачи данных для каж- дого терминала, мощности передатчика, контролирует заряд батарей конечных устройств, шифрует данные и т.п. Контроль радиосети включает функ- ции мониторинга, сбора статистики и аварийного информирования. Каждый пакет данных, отправляе- мый абонентским терминалом, име- ет в своём составе уникальный иден- тификатор DevAddr, а на сетевом сер- вере хранится запись о соответствии DevAddr и URL-сервера приложений, которому предназначена информа- ция от терминала (датчика). На осно- вании этого соответствия сетевой сер- вер выполняет маршрутизацию пакета до сервера приложений, где происхо- дит его дальнейшая обработка прило- жением клиента. Абонентские терминалы Сетевой сервер Сервер приложений Базовые станции API IP API Пользователи Интернет