Enhancement of the security in LoRaWAN communication with post-quantum-cryptography

Abstract

LoRaWAN é um protocolo que trasmite através de ondas de rádio informação por longas distâncias. A crucialidade da informação comunicada atrai o interesse de ataques mal-intencionados que tem como objetivo de interceptar as mensagens. Ações mitigadoras usadas para garantir a segurança na comunicação em LoRaWAN estãos sob ameaça dos avançoes da Computação Quântica (QC). Uma alternativa conhecida para garantir a segurança da comunicação contra ataques de computadores quânticos e classicos é a criptografia-pós-quântica (PQC). PQC é composta por problemas matemáticos complexos que computadores quânticos ainda não são capazes de resolvê-los. Portanto, PQC pode garantir comunicação segura entre dispositivos de IoT quando computadores quânticos atingirem seu potencial. Considerando isto, este trabalho propõe um aprimoramento na segurança da comunicação em LoRaWAN implementando o algoritmo ML-KEM1024 no protocolo. Para isso, uma aplicação foi desenvolvida para simular a comunicação em um ambiente LoRaWAN onde um dispositivo manda uma mensagem para um gateway, um servidor de rede e um servidor de aplicação através de uma rede socket. A performance em cada passo do algoritmo KEM foi comparada com uma referência. Foram alcançados resultados satisfatórios de performance quando comparados com as referências em diversos casos. Isso corrobora que PQC é adequada para comunicação em IoT e que o aumento da segurança é viável para diversas aplicações. Porém, a otimização do tempo de execução e uso de memória pode expandir as áreas de aplicação ainda mais.