28531

طراحي و اجراي يك ارتباط انرژي-كارآمد با امنيت بالا و مستقل براي حسگرها و عملگرهاي صنعت حمل‌ونقل درزيرساخت‌هاي بحراني

كارشناسي ارشد

مهندسي برق- مخابرات ـ رمز

1398

1401/12/8

ابوالفضل فلاحتي

مهندسي برق

در جهان امروز پديده‌ي اينترنت اشياء بسيار گسترش يافته¬ به¬گونه¬اي كه انتظار¬مي‌رود IoT در سال 2025 ميلادي گردش مالي¬اي تا حدود 3 تريليون دلار داشته¬باشد. برقراري امنيت در سامانه¬هاي اينترنت اشياء با افزايش تعداد دستگاه‌هاي هوشمند و دسترسي¬ها، چالش¬هاي زيادي ايجادكرده چراكه دستگاه‌ها با اطلاعات خصوصي و ارزشمند كاربران سروكار دارند. امنيت در گره¬¬هاي حسگري و عملگري IoT به دليل قيد باتري در گره¬هاي حسگري و نيز محدوديت¬هاي حافظه و زمان در ريزپردازنده¬هاي گره¬هاي عملگر و حسگر، منجر به ظهور حوزه جديدي به نام «كريپتوگرافي سبك» شده¬است. رمز بلوكيChaskey از زيرمجموعه¬ي سايفرهاي سبك، يك الگوريتم بسيار كارآمدMAC براي ميكروكنترلرهاي 32بيتي است. الگوريتم سبك Hight يك رمز بلوكي متقارن امن است كه براي تأمين ويژگي محرمانگي در دستگاه¬هاي IoT طراحي شده¬است. در اين پژوهش با بهره¬گيري از الگوريتم¬هاي Chaskey وHight، پروتكل ارتباطي امن جديدي براي استفاده در ارتباط حسگر-دروازه¬شبكه اينترنت اشياء طراحي و حول امنيت اين پروتكل بحث شده¬است. درواقع اين پروتكل براي حسگر¬هاي تعبيه¬شده راه دور در سازه¬هاي زيرساختي مانند پل¬ها، سدها و غيره طراحي شده¬است. همچنين اين رويه امنيتي در يك گره حسگري حسگركرنش قابل نصب بر روي پل¬هاي فلزي پياده¬سازي شده¬است و پيرامون طراحي مدار حسگري بهينه براي بهره¬بردن از كرنش¬سنج¬هاي سري BF350-3AA كار شده¬است. در قسمت ديگر اين پژوهش، مفهوم جديد ماژول امنيتي سخت¬افزار عملگر(HSMoA) تعريف شده¬است. درواقع HSMoA سامانه امنيتي مستقل مبتني-بر قانون، الگو و يا هوشمند براي حفاظت بيشتر از عملگرها در جلوگيري از اقدامات خرابكارانه است. همين¬طور ماژول امنيتي عملگر تنظيم¬كننده سطوح جهت¬دهي هواپيما بااستفاده از الگوريتم درون¬يابي وزن¬دهي وابسته به معكوس فاصله (IDW) طراحي و پياده¬سازي شده¬است.

1402/04/27

A novel high-security, energy-efficient, independent security scheme for transportation sensors and actuators in critical infrastructure (design and implementation)

2/27/2024 12:00:00 AM

In today’s world, Internet of Things has spread greatly. expected IoT have a financial turnover of about 3 trillion USD in 2025. In IoT devices deal with the private and beneficial information of users, so the security issue in IoT is very decisive. Due to the use of batteries in sensor nodes and also memory constraint in microprocessors in actuator and sensor nodes, has led to the creation of a new field called “lightweight cryptography” in security of IoT. The CHASKEY block cipher is a lightweight cipher and very efficient MAC algorithm for 32- bit microcontrollers. HIGHT Algorithm is a secure symmetric block cipher designed to provide confidentiality in IoT devices. In this research, employing CHASKEY and HIGHT algorithms, a new secure communication protocol has been designed. In implementation of the Chaskey algorithm in this research, the time complexity was 28 Cycle/Byte and the space complexity was 198 Byte. The space complexity of encryption and decryption of Hight cipher were 556 and 580 Byte, respectively. The time complexity of encryption and decryption of Hight cipher were 511 and 519 Cycle/Byte, respectively. This protocol is constituted for remote embedded sensors in infrastructure structures such as bridges, dams, etc. Also, this security procedure is implemented in a strain gauge node that can be installed on metal bridges. It has been worked on the design of optimal sensing circuit for using BF350-3AA series strain gauges. In the other part of this research, the new concept “Hardware Security Module of Actuator (HSMoA)” is introduced. HSMoA is an independent security system based on rules, patterns or intelligence to further protect actuators in preventing malicious actions. Likewise, the HSMoA of flight control surfaces using Inverse Distance Weighting (IDW) interpolation algorithm has been designed.

رمز بلوكيChaskey , الگوريتم سبكHight , حسگر كُرنش , ماژول امنيتي سخت¬افزار عملگر(HSMoA) , الگوريتم درون¬يابي وزن¬دهي وابسته به معكوس فاصله(IDW)

CHASKEY block cipher , HIGHT Lightweight algorithm , Strain gauge , Hardware Security Module of Actuator (HSMoA) , Inverse Distance Weighting (IDW) interpolation algorithm.

Amin Zivari

Dr. Falahati