IoT cihazlarının en önemli yeteneği iletişim yeteneğidir.. farklı uygulama alanlarına sahip farklı protokoller vardır. WiFi iken, Bluetooth, Zigbee veya diğer radyo standartları genellikle evde kısa mesafeler için kullanılır., cihazlar başka bir yere yerleştirilmelidir, alternatif teknolojiler kullanır. Böyle bir teknoloji grubu LoRaWAN iletimidir.. Yine de, bunlar, bant genişliği pahasına diğer radyo standartlarının çoğundan önemli ölçüde daha uzun menzil ve daha iyi enerji verimliliği avantajına sahiptir.. Aşağıdaki resim, diğer bazı kablosuz iletişim protokollerine kıyasla LoRaWAN'ı göstermektedir.. LoRaWAN teknolojileri çoğunlukla, yalnızca elde edilmesi zor olan diğer teknolojilerle çalışan konumlara uç cihazlar kurulduğunda kullanılır., veya enerji verimliliği büyük önem taşıdığında. Bu LoRaWAN'da LPWAN teknolojisi olarak kullanılır.
Yine de, IoT'deki tek önemli nokta menzil ve güç tüketimi değil. Genellikle ihmal edilen bir konu, ağ bağlantılı cihazların güvenliğidir.. Arasında 2017 ve 2018 tek başına, IoT cihazları için bilinen kötü amaçlı yazılımların sayısı neredeyse dört katına çıktı. Ancak kötü amaçlı yazılım tek tehdit değil. Çok sayıda IoT cihazı, verileri yeterince korunmamış şekilde gönderiyor, bu verilere ve dolayısıyla IoT altyapısına saldırılara neden olmak. Casusluk, verilerin manipülasyonu ve sistemlerin tamamen ele geçirilmesi örnek saldırı senaryolarıdır.
IoT güvenliğiyle ilgili diğer bir konu da üretici yazılımı güncellemeleridir.; üreticilerin cihazlara yeni işlevler getirmesini sağlar ve, güvenlik olayları durumunda, kullanıcının aktif olması gerekmeden bunları düzeltmek için. Saldırganların bir cihaza sahte ürün yazılımı enjekte edememesi için güncellemelerin güvenli bir şekilde yapılması da son derece önemlidir..
Veri aktarımı için bir LoRaWAN protokolü kullanan aygıt yazılımı güncellemelerini ve uç cihazları birleştirmek, tamamen yeni bir zorluk yaratır. IP tabanlı teknolojiler için, B gibi. W-LAN, belirli protokoller için zaten bazı öneriler var, LoRaWAN aracılığıyla yapılan güncellemeler hala büyük ölçüde keşfedilmemiş durumda.. Klasik protokollerin kullanılamamasının nedeni LoRaWAN teknolojilerinin kısıtlamalarında bulunabilir.. LoRaWAN, Örneğin, veri hızı ve LoRaWAN aktarım hızı açısından yüksek sınırlamalara sahiptir ve standart bir aktarım protokolüne sahip değildir, veri iletimindeki kayıpları telafi eden.
1.1 akıllı posta kutusu
Bu işte, belirli bir uygulama ele alınır ve IoT güvenliğinin çeşitli konuları incelenir. Akıllı posta kutusu geliştirildi, posta kutusuna alındığında, kullanıcıyı akıllı telefonu aracılığıyla bilgilendiren.
1.1.1 kullanım durumu
Akıllı posta kutusunun temel fikri, kullanıcının içinde posta olup olmadığını öğrenmek için sürekli olarak posta kutusunu açmak zorunda kalmamasını sağlamaktır.. Bunun yerine, posta kutusuna posta gelir gelmez mobil cihazında bir bildirim almalıdır. Bu, kullanıcıdan uzakta olan veya nadiren posta içeren posta kutuları nedeniyle kullanıcının zamanının gereksiz olmaması avantajına sahiptir..
Güvenlik ve enerji verimliliğine odaklanıldığından uygulamanın işlevleri kasıtlı olarak küçük tutulmuştur.. Ek olarak, uygulama olarak geliştirildi “uzantı”. Bunu, kullanıcının herhangi bir posta kutusu takması için çok az çaba sarf ederek yapmak mümkün olmalıdır.. Pil çalışması ve küçük bir form faktörü de bu nedenle proje için gereksinimlerdir..
1.1.2 LoRaWAN iletimi ile incelenen konular
Daha önce belirtildiği gibi, işin odak noktası IoT güvenliğidir. Ek olarak, enerji verimliliği düşünülür. Bu önceliklerden, akıllı posta kutusu kullanılarak incelenen birkaç alt konu var, ilk nokta güvenli, E2E şifreli veri LoRaWAN iletimi. Özellikle ortak alanlarda posta kutuları ile, bir saldırganın posta kutusunda posta olup olmadığını ve ne kadar posta olduğunu belirleyebilmesi önemli değildir.. Bu, zorla girmeye değip değmeyeceğini kimin kolayca öğrenebileceğini engeller. Kullanıcının posta kutusunun durumu hakkında yanlış bilgi almasını önlemek için manipülasyona karşı koruma da önemlidir.. Ek olarak, bu görevler için kriptografik anahtarların pazarlığının ne ölçüde güvenli bir yol olduğu incelenir, cihazın üreticisi veya üçüncü şahıslar olmadan gerçekleştirilebilir..
Bir sonraki ana araştırma noktası, LoRaWAN aracılığıyla güvenli ürün yazılımı güncellemeleridir.. Şu anda bellenim aktarımına ilişkin resmi bir standart yoktur.. LoRaWAN üzerinden güncellemeler. Bu konuda, bu işin ana görevlerinden biridir
tasarlamak ve test etmek. Sonunda, akıllı posta kutusu, kullanıcı müdahalesi olmadan LoRaWAN aracılığıyla üretici yazılımı güncellemelerini gerçekleştirebilmelidir.. Bu güncellemeler ayrıca manipülasyonu önlemek için kriptografik olarak güvence altına alınmalıdır.. Nihayet, Tanınabilen bir posta kutusu cihazına postaların nasıl atıldığı incelenir.. Çeşitli teknolojiler incelendi ve uygun olanı belirlendi.
2.1 LoRaWAN
LoRaWAN, IoT uygulamaları için enerji tasarruflu az miktarda veriye sahip bir LoRaWAN çözümüdür ve büyük mesafelerde kablosuz olarak iletilebilir. LoRa radyosunun bir elinden oluşur, fiziksel veri LoRaWAN iletimi ve diğer yandan LoRaWAN'ın kendisi için bir protokol, LoRa'ya dayalı bir MAC protokolü oluşturulur ve LoRa aracılığıyla veri aktarımı için standart bir prosedür sağlar. LoRaWAN, bu işteki kilit noktalardan biri olarak, uç cihazlarla iletişim için kullanıldı, akıllı posta kutusu dahil.
2.1.1 LoRa nedir
LoRa, Semtech tarafından geliştirilen iki iletişim ortağı arasında kablosuz iletişim tarafından geliştirilen bir frekans modülasyon işlemidir.. Bu, Öyleyse, fiziksel bir protokol (OSI Katmanı 1), sadece fiziksel veri iletiminin modülasyonunu üstlenen. LoRa, sembolleri kodlamak için frekans modülasyonlu cıvıltıları kullanır. Kullanılan cıvıltı modülasyonu, sembolleri iletmek için "cıvıltı" kullanır. Frekans, tanımlanmış bir süre boyunca bant genişliği boyunca sürekli olarak değiştirilir. Aktarılan semboller cıvıltı başlangıcı ile ilgilidir..
Bu modülasyonun FSK veya PSK ile karşılaştırıldığında sunduğu başlıca avantajlar, uzun menzil ve gürültüye karşı sağlamlıktır.. Her ikisi de kullanılan yayılma faktöründen ve bant genişliğinden. Yayılma faktörü, tek bir cıvıltı ne kadar süreceğini belirler, yani ne kadar geniş yayılıyor”. Daha yüksek bir faktör, daha geniş semboller anlamına gelir, daha uzun LoRaWAN iletim aralıkları sağlar, ama aynı zamanda daha yavaş veri iletimi. LoRa'da yayılma faktörleri 7 ile 12 tanımlanmış, bu, maksimumdan LoRaWAN iletim hızı anlamına gelir 37.5 kbit / en az s 300 biraz / s elde edilebilir. Bant genişliği sabittir 125 kHz, 250 kHz veya 500 kHz ve ayrıca sinyalin aralığını ve hızını etkiler. Bu parametrelerin somut seçimi LoRaWAN tarafından belirlenir..
LoRa'nın kullandığı frekanslar bölgeye göre değişir. Avrupa'da, yapabilirsin 868 MHz veya 433 MHz gönderilebilir. Bu frekansların lisanssız spektrumlar olduğunu belirtmek önemlidir., yani bunları kullanmak için lisans ücreti yok. Bunu telafi etmek için, geçici uygula, tüm cihazların uyması gereken kısıtlamalar gönderin. Bunlar arasında 0.1% ve 10%, kullanılan frekansa bağlı olarak.
2.1.2 Nedir LoRaWAN
LoRaWAN bir MAC protokolüdür (OSI Katmanı 2), LoRa'ya dayanan (ama aynı zamanda FSK ile de kullanılabilir), ve ayrıca bir ağ protokolünün bazı öğeleri (OSI Katmanı 3) içerir. Bir mesaj formatı tanımlar, aktarımı kontrol etmek için MAC komutlarının yanı sıra. Altta yatan LoRa iletimi için parametreler de LoRaWAN tarafından belirlenir.. İlk bölüm gerçek spesifikasyondur, mesaj formatlarını tanımlayan, MAC komutları, ve sıra. bölgesel parametreler, LoRa için hangi özel ayarlar, LoRaWAN protokolüne yapılan bazı ayarlamalar veya eklemelerin yanı sıra, ilgili bölgeye bağlı olarak tanımlanan bir uzantı olarak mevcuttur.
Bir LoRaWAN ağı, birkaç katılımcı grubundan oluşur ve yıldız yıldız topolojide düzenlenir., Şekilde gösterildiği gibi 5. Ortada ağ sunucusu var, LoRaWAN ağının sunucu tarafı yönetimi olan ve istemci uygulamaları için bir API sunan. LoRaWAN uygulamalarını yönetin ve almak için hem mesaj gönderin hem de gönderin. Bu sunucu, bir IP bağlantısı aracılığıyla birkaç ağ geçidiyle iletişim kurar. Birincil görevleri, ağ sunucusundan alınan LoRaWAN paketlerini LoRa aracılığıyla uç cihazlara iletmektir ve bunun tersi de geçerlidir.. Buna göre, fiziksel ortamı değiştirmek için bir arayüz görevi görürler. Verilerini iletmek için bir veya daha fazla ağ geçidiyle iletişim kuran uç cihazlardan daha uçta durun. LoRaWAN protokolü yalnızca ağ geçidi ile kullanılan uç cihazlar arasındadır.. Kalan yollar ve bu biçim için hiçbir standart tanımlanmamıştır., Öyleyse, kullanılan özel uygulamalara bağlıdır.
Bu içerikte, LoRaWAN bazı görevleri üstleniyor, aşağıda daha ayrıntılı olarak açıklananlar. Bu, kullanılan verilerin farklı şekillerde iletilebildiği farklı iletişim sınıflarını içerir., bir LoRaWAN uygulamasına cihaz eklemek için iki seçenek, iletilen verilerin şifrelenmesi ve bütünlük kontrolü, ve bağlantıyı kontrol etmek için çeşitli MAC komutları. İkincisi, çok spesifik oldukları ve bu çalışma ile ilgili olmadığı için daha fazla açıklanmayacaktır..
2.1.3 LoRaWAN Veri iletim modları
LoRaWAN, veri iletimi için üç farklı modu destekler. Bu Modi'lerin her birinin belirli kullanım durumları vardır, avantajları ve dezavantajlarının yanı sıra, aşağıda listelenenler.
A sınıfı
A sınıfı mod tüm uç cihazlar tarafından kullanılan birincil LoRaWAN iletim modudur ve ağ geçitleri desteklenmelidir. ALOHA ilkesine dayalı olarak terminal ve ağ geçidi arasında çift yönlü iletişime izin verir.. LoRaWAN durumunda, bu, bir terminalin herhangi bir zamanda veri gönderebileceği anlamına gelir, ancak bir veri paketi gönderdikten sonra yalnızca iki kısa Aralık için de veri alabilir.
Bu modun avantajı, bir terminal cihazının yalnızca veri gönderirken ve bundan kısa bir süre sonra LoRa alıcı-vericisini bir yanıt almak için açmasıdır.. Bu, çoğu zaman devre dışı kalabileceği anlamına gelir., enerji tasarrufu sağlayan. Dezavantaj, Yine de, terminalin diğer zamanlarda alabileceği herhangi bir veriye sahip olmamasıdır.. Ek olarak, gönderilen her veri paketi için yalnızca bir tane alınabilir.
A sınıfı operasyon, Öyleyse, öncelikle yukarı bağlantı mesajları gönderirken ve nadiren aşağı bağlantı mesajları gönderirken en mantıklıdır. LoRaWAN tercihen sensörlerde ve normalde yalnızca bir son uygulama için durum bilgisi sağlayan benzer düşük performanslı uç cihazlarda kullanıldığından, çoğu uç cihaz için tercih edilen veri aktarım modu.
Sınıf-B
Class-B, uç cihazlar tarafından desteklenmesi gerekmeyen bir uzantıdır.. Bu mod sayesinde Class-A'ya ek olarak uç cihazlar tarafından düzenli aralıklarla kullanılabilir.. Önce kendiniz göndermek zorunda kalmadan ağ geçidinden veri alın. Beacon'a her seferinde bir sözde beacon gönderir. 128 s, ağ geçidi hakkında bazı durum bilgilerini içeren. Bunu alan uç cihazlar, daha sonra verilerin alınabileceği süreleri hesaplamak için işaret ve ping yuvası periyodikliğini kullanabilir.. Bu, kısa anlar için doğru zamanda olmalarını sağlar, mevcut olabilecek herhangi bir veriyi almak için LoRa alıcı-vericiyi açın. İşlem aşağıda gösterilmiştir.
B Sınıfı, erişilebilirlik ve enerji tüketimi arasında iyi bir denge sunar, çünkü ping yuvası periyodikliği, ne sıklıkta alınacağını kontrol etmek için ayarlanabilir.. Bu, saf A Sınıfı operasyondan daha fazla enerji kullanıldığı anlamına gelir, ancak LoRa alıcı-vericinin kapatılabileceği uzun süreler var. Sınıf-B'nin bir diğer avantajı, verileri 8 aynı anda birkaç cihaza çok noktaya yayın iletebilmek için, adres ve anahtarlar aynı olduğu sürece. Çok noktaya yayın grupları, Öyleyse, yaratılmış olmak.
Bir cihazın kendisini veri göndermeden daha sık veri alması gerekiyorsa B Sınıfı kullanımı mantıklıdır., ancak cihazın yine de enerji tasarruflu çalışması gerekiyor. Tipik bir uygulama, zaman açısından kritik olmadan kontrol edilebilen düzenli uç cihazlar olacaktır..
C sınıfı
Son, ayrıca isteğe bağlı, iletim modu C Sınıfı. Bunda, ağ geçidinden herhangi bir zamanda veri alabilmek için anahtar terminali sürekli olarak alımda. Class-A ile iletim seçeneği aşağıdaki resimdeki gibi kalır.
Class-C'nin avantajı, verilerin herhangi bir zamanda alınabilmesidir.. Yine de, bunun bedeli yüksek enerji tüketimi, uç cihazın LoRa alıcı-vericisini her zaman aktif tutması gerektiğinden. Çok noktaya yayın LoRaWAN iletimi burada da mümkündür.
C Sınıfı, yalnızca kısa bir süre içinde büyük miktarda verinin aktarılması gerektiğinde veya zaman açısından kritik aktarımlar meydana geldiğinde kullanılmalıdır.. Bu mod, pil çalışması için çok fazla enerji tükettiğinden, bu tür uç cihazların kalıcı bir güç kaynağı olmalıdır..
