همگام‌سازی مجدد کلید در بستر اینترنت اشیای بُرد بلند و توان‌ پایین

اینترنت اشیای برد بلند و توان پایین (lpwan) به دسته‌ای از فناوری‌های ارتباطی در اینترنت اشیا گفته می‌شود که دارای مصرف بسیار پایین و در عین حال برد ارتباطی بلند هستند. در کنار مزایای مختلف، این فناوری‌ها محدودیت‌های بسیاری نیز از جمله پهنای باند کم، ارسال بدون اتصال و قدرت پردازشی پایین دارند که روش‌های رمزنگاری در این بستر را دچار چالش کرده است. یکی از مهم‌ترین این چالش‌ها، زنجیره‌سازی رمز در این بستر است. حجم بسیار کوچک پیام و احتمال از‌دست‌رفتن بسته بدون اطلاع دروازه و دستگاه، باعث می‌شود هیچ از یک روش‌های متداول زنجیره‌سازی رمز مانند cbc، ofb و یا ctc در بستر اینترنت اشیا توان پایین امکان‌پذیر نباشد؛ چون هر یک از این روش‌ها یا باید بر روی یک بستر اتصال‌گرا باشد و یا بخشی از حجم بسته ارسالی را با روش‌های مانند ارسال شمارنده و یا hmac مصرف کند. در این مقاله، روشی جدیدی جهت همگام‌سازی مجدد فرستنده و گیرنده در صورت از دست رفتن یک بسته ارائه می‌شود که به وسیله آن قادر خواهیم بود در محدویت‌های lpwan، رمزنگاری را در حالت زنجیره‌ای انجام داد. روش پیشنهادی قادر است بدون استفاده از فضای پیام ارسالی، همگام‌سازی طرفین را انجام دهد. نتایج شبیه‌سازی بیان‌گر این است که روش پیشنهادی در محیط‌های که احتمال از‌دست‌رفتن چند بسته پشت سر هم، پایین است، کارآیی قابل قبولی دارد.

Key Resynchronizing in Low Power Wide Area Networks

LPWANs are a class of technologies that have very low power consumption and high range of communication. Along with its various advantages, these technologies also have many limitations, such as low bandwidth, connectionless transmission and low processing power, which has challenged encryption methods in this technologies. One of the most important of these challenges is encryption. The very small size of the message and the possibility of packet loss without the gateway or device awareness, make any of the cipher chaining methods such as CBC, OFB or CTC impossible in LPWANs, because either they assume a connection oriented media or consume part of the payload for sending counter or HMAC. In this paper, we propose a new way to resynchronize the key between sender and receiver in the event of a packet being lost that will enable us to perform cipher chaining encryption in LPWAN limitation. The paper provides two encryption synchronization methods for LPWANs. The first method can be synchronized in a similar behavior as the proof of work in the block chain. The second proposed method is able to synchronize the sender and receiver with the least possible used space of the message payload. The proposed method is able to synchronize the parties without using the payload. The proposed method is implemented in the Sigfox platform and then simulated in a sample application. The simulation results show that the proposed method is acceptable in environments where the probability of missing several consecutive packets is low.