Современная электроника №5/2019

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 12 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2019 при передаче сообщений, не состав- ляющих государственную тайну [4], по требованию заказчика исполь- зуемые в стандарте LoRaWAN уров- ни шифрования AES-128 могут быть дополнены одним из стандартизо- ванных в РФ алгоритмов, входящих в семейство ГОСТ Р 34.10-2012 [5], ГОСТ Р 34.11-2012 [6], или алгорит- мом «Кузнечик» (согласно ГОСТ Р 34.12-2015 [7] и ГОСТ Р 34.13-2015 [8]). Для этого при производстве або- нентских терминалов LoRaWAN пред- лагается устанавливать в них допол- нительный микроконтроллер СКЗИ, сертифицированный ФСБ России и соответствующий требованиям, предъявляемым к шифровальным средствам класса КС3 (дистанцион- ное банковское обслуживание, элек- тронный документооборот в государ- ственном секторе и т.д.). В качестве такого микроконтроллера могут быть использованы, например, микро- процессоры отечественного произ- водства «Микрон MIK51SC72D» или «Микрон MIK51AD144D», сертифи- цированные ФСТЭК и ФСБ России, имеющие небольшие размеры (около 14 мм 2 ) и малое энергопотребление. Схема безопасности данных в сети LoRaWAN с дополнительным уровнем СКЗИ представлена на рисунке 5. КлючшифрованияуровняСКЗИ,напри- мерSubSKey (согласноГОСТР34.12-2015 [7]), прошивается в абонентский тер- минал LoRaWAN при производстве, так же как и корневой ключ уров- ней шифрования 1–2 LoRaWAN, или внедряется в терминал вместе с микроконтроллером СКЗИ при вве- дении терминала в эксплуатацию (путём использования специаль- ного слота). Дешифрация данных уровня СКЗИ производится на тер- ритории заказчика сервером при- ложений после дешифрации уров- ня приложения сессионным ключом AppSKey. Ключ шифрования SubSKey передаётся клиенту вместе с датчи- ком непосредственно производите- лем абонентского терминала и недо- Рис. 4. Возможные сценарии размещения Join-сервера Рис. 5. Схема внедрения СКЗИ в структуру шифрования данных сетей LoRaWAN Оператор сети Производитель датчиков Производитель датчиков Производитель датчиков Заказчик Заказчик Заказчик Сценарий 1 Сценарий 2 Сценарий 3 Оператор сети Оператор сети HSM HSM HSM Сетевой сервер Сетевой сервер Сетевой сервер Join- сервер Join- сервер Join- сервер LoRaWAN шифрование Абонентское устройство Базовая станция Сетевой сервер Интернет (сетевая) безопасность (IPsec, TLS, firewall, etc.) Сервер приложений AppSKey ГОСТ-шифрование Уровень 0 – СКЗИ NwkSKey Уровень 1 – приложения Уровень 2 – сеть LoRaWAN Уровень 3 – транспорт LoRaWAN шифрование и проверка целостности Backend проверка целостности и шифрование Backend проверка целостности и шифрование ступен сотрудникам оператора сети LoRaWAN. В ЫВОДЫ Обозначенные ранее критерии без- опасной передачи данных в сети IoT стандарта LoRaWAN реализуются сле- дующими способами: ● AES-шифрование с помощью сесси- онного ключа AppSKey; ● процесс авторизации терминала при первичном подключении к сети (или по специальной команде о повторе авторизации); ● вычисление MIC-кода на основе сес- сионного ключа NwkSKey; ● AES-шифрование МАС-команд с по- мощью сессионного ключа NwkSKey; ● внедрение аппаратного элемента безопасности Secure Element в або- нентский терминал и защита HSM- модулем Join-сервера; ● дистанционная смена ПО або- нентских терминалов через эфир с помощью специфицированно- го LoRaAlliance-механизма FUOTA (Firmware Upgrade Over The Air) [9] и установка обновлений на сетевой сервер и сервер приложений; ● внедрение дополнительного «нулево- го» уровня end-to-end-шифрования по сертифицированнымФСБ РФ ал- горитмам. Л ИТЕРАТУРА 1. LoRaWANMembers Meeting, Tokyo, 2018. 2. LoRaWAN™ Specification, version V1.0.3, 2018. 3. LoRaWAN™ 1.1 Specification, 2018. 4. Извещение по вопросу использования несертифицированных средств кодиро- вания (шифрования) при передаче сооб- щений в информационно-телекоммуни- кационной сети Интернет. ФСБ РФ, 2016. 5. ГОСТ Р 34.10-2012. Информационная технология. Криптографическая защи- та информации. Процессыформирова- ния и проверки электронной цифровой подписи. 6. ГОСТ Р 34.11-2012. Информационная технология. Криптографическая защи- та информации. Функция хэширования. 7. ГОСТ Р 34.12-2015. Информационная технология. Криптографическая защи- та информации. Блочные шифры. 8. ГОСТ Р 34.13-2015. Информационная технология. Криптографическая защи- та информации. Режимы работы блоч- ных шифров. 9. LoRa Alliance, FUOTA Process Summary Technical Re 1 commendation TR002 v1.0.0, 2019. LoRaWAN – безопасность