عنوان اختراع: ماژول همگام‌سازی فرستنده و گیرنده در رمزنگاری زنجیره‌ای ارتباطات كم‌توان و برد بلند (LPWAN)"Key Synchronization Module for Chaining Ciphers Encryption in LPWAN Network"

خلاصه اختراع

اینترنت اشیا كم‌توان و گستره بلند (LPWAN) به دسته‌ای از فناوری‌های ارتباطی در اینترنت اشیا گفته می‌شود كه دارای مصرف بسیار پایین و در عین حال برد ارتباطی بلند هستند. مهمترین نمونه این فناوری‌ها LORAWAN، Sigfox و NB-IOT هستند. در كنار مزایای مختلف، این فناوری‌ها محدودیت‌های بسیاری نیز از جمله پهنای باند كوتاه، ارسال غیراتصال‌گرا (عدم آگاهی از دریافت یا از دست رفتن بسته ارسالی) و قدرت پردازشی پایین دارند. به عنوان نمونه در بستر Sigfox تنها 12 بایت و فقط هر ده دقیقه یكبار قابل ارسال است و ممكن است در حین ارسال از دست برود، بدون آنكه دستگاه و دروازه از این موضوع مطلع شوند. در حاضر رمزنگاری غالب در این بستر رمزنگاری در حالت كتابچه رمز یا ECB می‌باشد. در این حالت پیام‌های مشابه، رمزهای مشابه تولید می‌كنند، بنابراین یك مهاجم به سادگی می‌تواند با شنود بسته‌های رمز شده اطلاعات بسیاری از كاربر به دست آورد. استفاده از روشهای رمزنگاری زنجیره‌ای مانند CBC، OFB و یا CTC هیچ یك در بستر LPWAN به سادگی امكان پذیر نیست، چرا كه هر یك از این روشها یا باید بر روی یك بستر اتصال‌ مطمئن و بدون احتمال از دست رفتن ترتیب بسته‌ها باشد و یا بخشی از حجم بسته ارسالی را با روشهای مانند ارسال شمارنده و یا HMAC مصرف كند. اختراع ثبت شده حاوی طراحی و پیاده‌سازی رمزنگاری است كه قادر است در محدویت‌های LPWAN رمزنگاری را در حالت زنجیره‌ای انجام دهد. رمزنگاری در پایه استفاده از یك مولد عدد تصادفی به عنوان OTP و روشی جهت همگام‌سازی طرفین با در نظر گرفتن پهنای باند است. رمزنگار در دو حالت كاری می‌تواند فعالیت ‌كند. در حالت كاری نخست بخش كوچكی از پیام ارسالی (از 4 تا 32 بیت) جهت همگام‌سازی استفاده می‌شود و در حالت كاری دیگر بدون استفاده از فضای پیام ارسالی، تنها با استفاده از مولد اعداد تصادفی و تابع چكیده‌ساز، همگام‌سازی را انجام می‌دهد. حالت كاری دوم نخستین نمونه در نوع خود است.