Ứng dụng thuật toán AES để bảo mật dữ liệu truyền thông giữa Sensor node và LoRa Gateway đến Web server

  • Cơ quan:

    1 Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội Việt Nam
    2 Trường Đại học Công nghệ Đồng Nai, Đồng Nai, Việt Nam

  • *Tác giả liên hệ:
    This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.
  • Nhận bài: 01-09-2021
  • Sửa xong: 20-12-2021
  • Chấp nhận: 18-01-2022
  • Ngày đăng: 28-02-2022
Trang: 105 - 114
Lượt xem: 3394
Lượt tải: 2373
Yêu thích: 5.0, Số lượt: 236
Bạn yêu thích

Tóm tắt:

LoRa Gateway là thiết bị trung gian có thể kết nối các thiết bị (Device) trong một hệ thống IoT (Internet of Things). IoT là một hệ thống các thiết bị tính toán, máy móc cơ khí và kỹ thuật số có liên quan với nhau và khả năng truyền dữ liệu qua mạng mà không yêu cầu sự tương tác giữa con người với máy tính. LoRa là công nghệ truyền thông không dây với khoảng cách xa cho phép giao tiếp trên một phạm vi rộng giữa các thiết bị. Thông qua thiết bị này các trạm cảm biến (Sensor node) trong hệ thống IoT có thể dễ dàng truyền nhận dữ liệu bằng sóng LoRa đến Gateway và bằng wifi/3G đến web server thông qua mạng internet. Dữ liệu truyền thông trong môi trường internet nên các thông tin nhạy cảm và quan trọng cần được bảo mật bằng việc mã hóa dữ liệu. Bài báo này trình bày đến nghiên cứu ứng dụng thuật toán mã hóa đối xứng AES 128 bit trong mạng cảm biến diện rộng LoRa để bảo mật truyền dữ liệu giữa các thiết bị IoT và web server thông qua thiết bị LoRa Gateway. Nhóm nghiên cứu đã tiến hành thiết kế, xây dựng mô hình để thử nghiệm bao gồm: các trạm cảm biến tích hợp cảm biến đo độ ẩm và nhiệt độ, LoRa Gateway tích hợp module Lora và module wifi/3G và phát triển giao diện phần mềm trên web server với các tính năng giải mã, giám sát và lưu trữ dữ liệu, đồng thời đề xuất giải pháp với kiến trúc và thuật toán mã hóa AES được áp dụng trong việc phát triển phần mềm nhúng cho các module LoRa. Kết quả nghiên cứu được chạy thử nghiệm trên mô hình thực tế để kiểm tra về các tính năng mã hóa, truyền dữ liệu và giải mã trong các ứng dụng cho các hệ thống IoT Lora Gateway. Với nghiên cứu bước đầu này cho phép triển khai ứng dụng thuật toán AES để bảo mật truyền dữ liệu trong các hệ thống IoT Gateway.

Trích dẫn
Đặng Văn Chí, Nguyễn Đức Khoát, Nguyễn Thế Lực, Lê Ngọc Dùng, Lưu Hồng Quân và Huỳnh Thanh Sơn, 2022. Ứng dụng thuật toán AES để bảo mật dữ liệu truyền thông giữa Sensor node và LoRa Gateway đến Web server, Tạp chí Khoa học kỹ thuật Mỏ - Địa chất, số 63, kỳ 1, tr. 105-114.
Tài liệu tham khảo

Cao, H. T. (2015). Nghiên cứu thiết kế hệ thống quan trắc dùng trong nông nghiệp. Hội thảo toàn quốc về CNTT  – Trường Đại học Cần Thơ, 128-133.

Choi, C. S., Jeong, J. D., Lee, I. W., and Park, W. K. (2018, January). LoRa based renewable energy monitoring system with open IoT platform. In 2018 international conference on Electronics, Information, and Communication (ICEIC), IEEE, 1-2..

Dao, M. H., Hoang, V. P., Dao, V. L., and Tran, X. T. (2018). An energy efficient AES encryption core for hardware security implementation in IoT systems. In 2018 International Conference on Advanced Technologies for Communications (ATC),  IEEE, 301-304.

PAM Air. (2018÷2020). Nghiên cứu hệ thống giám sát chất lượng không khí cho các mỏ than lộ thiên Quảng Ninh, Trường Đại học Đông Á (Hàn Quốc) and Trường Đại học Mỏ - Địa chất; http://humg.edu.vn.

El-meligy, N., Amin, M., Yahya, E., and Ismail, Y. (2017, May). 130nm Low power asynchronous AES core. In 2017 IEEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS), 1-4..

Lee, H. R., Kim, W. J., Park, K. H., Cho, H. J., and Lin, C. H. (2018, January). Development of an easy payment system based on IoT gateway. In 2018 International Conference on Electronics, Information, and Communication (ICEIC), IEEE, 1-3.

Kayem, A. V., Strauss, H., Wolthusen, S. D., and Meinel, C. (2016, March). Key management for secure demand data communication in constrained micro-grids. In 2016 30th International Conference on Advanced Information Networking and Applications Workshops (WAINA), IEEE, 585-590.

Nguyễn, Đ. N. (2012). Ảnh hưởng của Enso đến các cực trị và lượng mưa ở Việt Nam và khả năng dự báo. Thư viện CRES, Trung tâm KHCN khí tượng thủy văn và môi trường.http://thuviencres.cres.edu.vn/

Nguyễn, V. P. (2018). Ứng dụng IoT trong việc giám sát, cảnh báo mức độ ô nhiễm không khí trong đô thị. http://aita.gov.vn.

Patil, P., Narayankar, P., Narayan, D. G., and Meena, S. M. (2016). A comprehensive evaluation of cryptographic algorithms: DES, 3DES, AES, RSA and Blowfish. Procedia Computer Science78, 617-624.

Phạm, N. M. (2015). Phương pháp giám sát và điều khiển các thông số môi trường trên nền tảng điện toán đám mây qua mạng truyền thông không dây WIMAX. Tuyển tập báo cáo Hội nghị toàn quốc lần thứ 3 về Điều khiển và Tự động hóa, 28-29/11, Thái Nguyên, Việt Nam.

Trần, M. V. (2008). Bài giảng “An toàn và bảo mật thông tin”.  Khoa Công nghệ thông tin – Trường Đại học Nha Trang. https://fb.com/tailieudientucntt.

http://www.000webhost.com

Shahzad, A., Kim, Y. G., and Elgamoudi, A. (2017, February). Secure IoT platform for industrial control systems. In 2017 International Conference on Platform Technology and Service (PlatCon), IEEE, 1-6.

Vũ, T. Q., Phạm, N. M., Nguyễn, Đ. K., Ngô, D. T. (2018). Thiết kế hệ thống quan sát đối tượng từ xa phục vụ công tác cứu hộ cứu nạn. Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất, 59(1), 1-8.