Ασφάλεια στο Διαδίκτυο των Πραγμάτων μέσω Φυσικών Μη-Κλωνοποιήσιμων Συναρτήσεων

Abstract

Το Διαδίκτυο των Πραγμάτων (Internet of Things – IoT) αποτελεί ένα από τα μεγαλύτερα τεχνολογικά επιτεύγματα και καθημερινά κερδίζει όλο και περισσότερο έδαφος στην καθημερινότητα των ανθρώπων. Στα πλαίσια του ΙοΤ διάφορες τεχνολογίες προσδίδουν την χαρακτηριστική λειτουργικότητα του. Διαφορετικές συσκευές που τις περισσότερες φορές βρίσκονται τοπολογικά απομακρυσμένα διασυνδέονται και ανταλλάσσουν δεδομένα και πληροφορίες. Παρά την συνεισφορά του σε πολλούς τομείς, προκλήσεις και ζητήματα ασφαλείας περιορίζουν την ευρεία υιοθέτησή του. Επιτιθέμενοι χρήστες εκμεταλλεύονται ευπάθειες του δικτύου, λογισμικού και υλικού, παραβιάζοντας βασικές δικλείδες ασφαλείας με σκοπό να προκαλέσουν διαρροή δεδομένων. Συμβατικοί μηχανισμοί ασφαλείας, οι οποίοι προστατεύουν παραδοσιακά τα ψηφιακά συστήματα, δεν ενδείκνυται για τα συστήματα ΙοΤ, καθώς οι συσκευές των συστημάτων ΙοΤ έχουν ιδιαίτερα χαρακτηριστικά, όπως η περιορισμένη ισχύ, η περιορισμένη μνήμη, η περιορισμένη υπολογιστική ικανότητα, η χαμηλή κατανάλωση ενέργειας, το κόστος αγοράς και το μέγεθος τους. Η έλλειψη ασφαλών μηχανισμών ασφαλείας, όπως η κρυπτογράφηση, δίνει περισσότερες ευκαιρίες σε κακόβουλους χρήστες να ξεκινούν επιθέσεις στις συσκευές του ΙοΤ. Για την αντιμετώπιση των κινδύνων είναι απαραίτητη η υιοθέτηση καινοτόμων μηχανισμών ασφαλείας. Σε αυτή την κατεύθυνση, οι φυσικές μη κλωνοποιήσιμες συναρτήσεις (Physically Unclonable Functions - PUFs) αποτελούν μία πολλά υποσχόμενη λύση. Ωστόσο, οι συμβατικές PUF παρουσιάζουν ευαισθησία σε κάποιες επιθέσεις, ενώ οι συσκευές ΙοΤ έχουν ιδιαίτερα χαρακτηριστικά. Συνεπώς, είναι απαραίτητη η χρήση ειδικά σχεδιασμένων PUF, οι οποίες εναρμονίζονται με τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά των ΙοΤ συσκευών και, επιπρόσθετα, παρουσιάζουν μεγαλύτερη ανθεκτικότητα απέναντι σε επιθέσεις. Στην παρούσα διπλωματική εργασία, αρχικά γίνεται εισαγωγή σε γενικές έννοιες πάνω στο ΙοΤ, συμπεριλαμβανομένων τεχνολογιών αρχιτεκτονικής και βασικών χαρακτηριστικών του. Κατά δεύτερον, επιχειρείται σύντομη παρουσίαση των κινδύνων, καθώς και των επιθέσεων απέναντι στο ΙοΤ. Στο επόμενο στάδιο, παρατίθεται η τεχνολογία PUF ως πιθανή λύση ασφαλείας και αναφέρονται οι προκλήσεις της τεχνολογίας αυτής. Τέλος, παρουσιάζονται ορισμένα είδη ειδικά σχεδιασμένων PUF, οι οποίες χαρακτηρίζονται από μεγαλύτερη ανθεκτικότητα και η χρήση τους ενδείκνυται για το ΙοΤ.