Anwendung der AES128-Datenverschlüsselung in der industriellen Datenerfassung mit dem LoRa-Modul

Die Notwendigkeit einer AES128-Verschlüsselung im LoRa-Modul

Das LoRa-Modul ist ein drahtloses Kommunikationsgerät mit geringem Stromverbrauch und großer Reichweite, das sich ideal für industrielle Datenerfassungsanwendungen eignet. In bestimmten Szenarien erfordert die drahtlose Übertragung nicht nur große Entfernungen und einen geringen Stromverbrauch, sondern erfordert auch Sicherheit bei der Datenübertragung, beispielsweise bei der Datenübertragung zur Überwachung der Wasserqualität. Um die Sicherheit der übertragenen Daten zu gewährleisten, ist die Verschlüsselung der Daten mithilfe kryptografischer Algorithmen unerlässlich. Durch die Verschlüsselung übertragener Daten wird ein unbefugter Zugriff auf Dateninhalte verhindert.

Für das LoRa-Modul ist einer der am häufigsten verwendeten Verschlüsselungsalgorithmen der AES-Algorithmus (Advanced Encryption Standard), insbesondere AES128, der eine Verschlüsselungsschlüssellänge von 128 Bit verwendet. AES128 ist ein symmetrischer Verschlüsselungsalgorithmus, der hochkomplexe mathematische Operationen und Transformationen verwendet und so eine robuste Datenverschlüsselung und -sicherheit bietet. Die Verwendung der AES128-Datenverschlüsselung ist eine gängige Sicherheitsmaßnahme. Die Verschlüsselung gewährleistet die Vertraulichkeit und Integrität der Daten und schützt die Daten während der Datenerfassung vor unbefugter Manipulation oder Diebstahl.

Grundlegende Schritte für die AES128-Datenverschlüsselung mit dem LoRa-Modul

1. Schlüsselgenerierung:  Zunächst muss ein 128-Bit-Verschlüsselungsschlüssel zum Verschlüsseln und Entschlüsseln von Daten generiert werden. Bei der Schlüsselgenerierung werden in der Regel Zufallszahlengenerierungsalgorithmen verwendet, um die Schlüsselsicherheit zu gewährleisten.

2.Datenchunking:  Die zu verschlüsselnden Daten werden in Blöcke zu je 128 Bit (16 Byte) aufgeteilt. Wenn die Datenlänge kein Vielfaches von 128 Bit ist, ist möglicherweise ein Auffüllen erforderlich.

3.Initial Round Key Addition:  Der generierte Schlüssel wird mit dem ersten Datenblock XOR-verknüpft.

4. Rundenoperationen:  Gemäß den Spezifikationen des AES-Algorithmus wird eine Reihe von Rundenoperationen für jeden Datenblock durchgeführt, einschließlich Byte-Ersetzung, Zeilenverschiebung, Spaltenmischung und Rundenschlüsseladdition.

5. Wiederholende Rundenoperationen:  Gemäß den Spezifikationen des AES-Algorithmus, basierend auf der Schlüssellänge (128 Bit) und der Anzahl der Verschlüsselungsrunden (typischerweise 10 Runden), werden die Rundenoperationen bis zur letzten Runde wiederholt.

6. Addition des Schlussrundenschlüssels:  Nach der letzten Operationsrunde wird der Schlussrundenschlüssel mit dem Datenblock XOR-verknüpft.

7. Generierung von Chiffretext:  Nach der Wiederholung der Rundenoperationen und der Hinzufügung des letzten Rundenschlüssels wird das endgültige verschlüsselte Ergebnis, der sogenannte Chiffretext, erhalten.

Der Entschlüsselungsprozess ist die Umkehrung des Verschlüsselungsprozesses und kehrt in erster Linie die während der Verschlüsselung durchgeführten Vorgänge um. Mit demselben Schlüssel wird der Chiffretext entschlüsselt, um die ursprünglichen Klartextdaten zu erhalten.

Hauptanwendungen des LoRa-Moduls AES128-Datenverschlüsselung

Verschlüsselung der Datenübertragung:  Die Fernmessungskommunikation erfolgt drahtlos und die Daten können störanfällig sein. Durch die Verschlüsselung der Messdaten mit dem AES128-Verschlüsselungsalgorithmus wird die Datensicherheit bei der Übertragung gewährleistet und Datenmanipulationen vorgebeugt.

Verschlüsselung der Datenspeicherung:  Während der Speicherung und Verarbeitung von Messdaten gewährleistet die Verschlüsselung der Daten mit AES128 die Datensicherheit auf Speichermedien.

Die verbesserte LoRa-Datenübertragungsmodulserie des Unternehmens NiceRF verfügt über AES128-Datenverschlüsselung, ein kompaktes Design und eine hohe Empfindlichkeit von -129 dBm, wodurch sie für industrielle Datenerfassungsanwendungen mit Sicherheits- und Leistungsanforderungen geeignet ist. Zusätzlich zur bereits erwähnten AES128-Datenverschlüsselung unterstützt unsere LoRa-Modulserie den MESH-Netzwerkmodus mit optionaler Hop-Anzahl. Durch die Konfiguration der Hop-Anzahl können Netzwerkleistung und -abdeckung effektiv optimiert werden, was zu einer besseren Kommunikationsqualität und einem besseren Benutzererlebnis führt.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das LoRa-Modul ideal für bestimmte industrielle Datenerfassungsanwendungen ist, bei denen die Datensicherheit, beispielsweise bei der Datenübertragung zur Überwachung der Wasserqualität, von entscheidender Bedeutung ist. Die Verschlüsselung von Daten mit der Datenverschlüsselung des LoRa-Moduls unter Verwendung von AES128 sowohl für die Datenübertragung als auch für die Speicherverschlüsselung trägt dazu bei, Datenlecks und Manipulationen durch unbefugte Personen zu verhindern.