hang		e
			C				E
		X
	-							d
	F								t
	D								i
									r
P						NOW!			o
					BUY
				to
w Click										m
w
	w								o
	.							.c
		p					g
			df			n		e
				-xcha

				hang		e
			C				E
		X
	-							d
	F								t
	D								i
									r
P						NOW!			o
					BUY
				to
w Click										m
w
	w								o
	.							.c
		p					g
			df			n		e
				-x cha

13

РАДИО ДАЛЬНЕГО ДЕЙСТВИЯ: LPWAN

Low-Power Wide Area Network (LPWAN) – это группа техно-

логий беспроводных, маломощных крупномасштабных сетей, предназначенных для связи на большие расстоя- ния с низкой скоростью передачи данных. Эти сети могут работать на расстоянии более 10 км, а их энергопотребление

настольконизкое,чтоихбатареимогутработатьавтономнодо20лет. Кроме того, общие затраты на технологию относительно невысоки. LPWAN могут использовать лицензированные или нелицензирован- ные частоты и включать проприетарные или открытые стандартные протоколы.

Технологии LPWAN широко распространены в системах IoT, таких как умные города, инфраструктура и логистика. Они используются вместо кабелей или в случаях, когда подключение узлов непосред- ственно к основной сети может быть небезопасным.Например,в ин- фраструктурных проектах датчики LPWAN часто измеряют уровень воды в реке или давление в водопроводных трубах. В логистике дат- чики могут сообщать о температуре в холодильных установках внут­ ри контейнеров, перевозимых на кораблях или грузовиках.

В этой главе мы сосредоточимся на одной из основных радиотех- нологий LPWAN – Long Range (LoRa): она распространена во многих

Радио дальнего действия: LPWAN  355

				hang		e
			C				E
		X
	-							d
	F								t
	D								i
									r
P						NOW!			o
					BUY
				to
w Click										m
w
	w								o
	.							.c
		p					g
			df			n		e
				-xcha

					hang		e
				C				E
			X
		-							d
		F								t
	D									i
										r
P							NOW!			o
						BUY
странах и имеет спецификацию с открытым исходным кодом под на-					to
											m
w Click
w
	w			df-x chan						o
званием LoRaWAN. Она используется для различных важных целей,		.							.c
			p					g
									e

в частности на железнодорожных переездах, в устройствах охранной сигнализации, при мониторинге промышленных систем управления

(Industrial Control System, ICS), оповещении о стихийных бедствиях идаже получении сообщений из космоса.Сначала мы продемонстри- руем, как использовать и программировать простые устройства для отправки, приема и захвата радиотрафика LoRa. Затем поднимем- ся на уровень выше и покажем, как декодировать пакеты LoRaWAN, атакже как работаютсети LoRaWAN.Крометого,рассмотрим различ- ные атаки против этойтехнологии и продемонстрируем атаку с пере- ключением битов.

LPWAN,LoRa и LoRaWAN

LoRa–однаизтрехосновныхтехнологиймодуляцииLPWAN;дведру- гие – это сверхузкополосная (Ultra Narrowband, UNB) и узкополосная (NarrowBand, NB-IoT). LoRa представляет собой технологию широко- полосного спектра, т. е. устройства передают сигнал в полосе пропу- скания, превышающей ширину спектра исходной информации; она обеспечивает скорость передачи данных от 0,3 до 50 Кбит/с на канал. UNB использует очень узкую полосу пропускания, а NB-IoT исполь- зует существующую сотовую инфраструктуру, такую как глобальный сетевой оператор Sigfox,который является крупнейшим игроком это- го рынка. Эти разные технологии LPWAN предлагают разные уровни безопасности­ . Большинство из них включает в себя аутентификацию сети и устройства или подписчика, защиту персональных данных, расширенное стандартное шифрование (AES), конфиденциальность сообщений и предоставление ключей.

Когда представители индустрии интернета вещей говорят о LoRa, обычно имеют в виду комбинацию LoRa и LoRaWAN. LoRa – это за- крытая схема модуляции, запатентованная Semtech и передавае- мая другим по лицензии. В семиуровневой модели OSI компьютер- ной сети LoRa определяет физический уровень, который включает радиоинтерфейс, тогда как LoRaWAN определяет уровни над ним. LoRaWAN – это открытый стандарт, поддерживаемый LoRa Alliance, некоммерческой ассоциацией, объединяющей более 500 компа- ний-участников.

Сети LoRaWAN состоят из узлов, шлюзов и сетевых серверов

(рис. 13.1).

Узлы – это небольшие недорогие устройства, которые обменива- ются данными со шлюзами по протоколу LoRaWAN. Шлюзы – более крупные и более дорогие устройства, действующие как посредники для передачи данных между узлами и сетевым сервером, с которым ониобмениваютсяданнымичерезлюбоестандартноеIP-соединение. (Это IP-соединение может быть сотовым, Wi-Fi и т. д.) Затем сетевой сервер периодически подключается к серверу приложений, который

356  Глава 13