Einfaches und sicheres Pairing für Bluetooth Smart

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1 Einfaches und sicheres Pairing für Bluetooth Smart (Präsentiert an der Embedded Computing Conference Winterthur, 5. Juni 2018) Lukas Widmer, Marcel Meli Kontakt: Prof. Dr. Marcel Meli Embedded Computing Conference, Winterthur 5. Juni 2018 Folie 1

2 Our Activities Institute of Core Competences FPGA-based systems for network communication Time synchronization and high availability Networks Real-Time-Ethernet, safe and dependable Systems Wireless Communication Low Power, Energy Harvesting, Power mgt Different wireless/rfid systems Source: ZHAW Embedded Computing Conference, Winterthur 5. Juni 2018 Folie 2

3 Übersicht 1. Einleitung und Motivation 2. Konzept 3. Resultate 4. Fazit Embedded Computing Conference, Winterthur 5. Juni 2018 Folie 3

4 Einleitung und Motivation Internet of Things (IoT) Milliarden von Objekten mit eingebetteten Systemen Drahtlose Kommunikation Bluetooth Smart, Bluetooth Low Energy (BLE) Benutzerfreundlichkeit Sicherheit Pairing von Geräten essentiell Initialer Austausch von Kommunikationsparametern Embedded Computing Conference, Winterthur 5. Juni 2018 Folie 4

5 Einleitung und Motivation Jetzt bereits Millionen Smartphones mit BLE In Zukunft noch mehr Viele Anwendungen welche BLE verwenden Mehrheit der Benutzer ohne technischen Hintergrund Sichere Kommunikation soll einfach zu verwenden sein Embedded Computing Conference, Winterthur 5. Juni 2018 Folie 5

6 Einleitung und Motivation Konfiguration von Bluetooth Smart Geräten auf eine sicher Weise ist nicht einfach Out-of-Band (OOB) als möglicher Weg, um initiale Konfigurationsparameter auszutauschen Embedded Computing Conference, Winterthur 5. Juni 2018 Folie 6

7 Einleitung und Motivation OOB mit NFC Smartphone liest und schreibt mittels NFC in den Speicher des BLE-Sensors NFC- Modul MCU Energie quelle Beide Seiten können danach eine verschlüsselte Kommunikation mittels BLE fortsetzen BLE- Modul Embedded Computing Conference, Winterthur 5. Juni 2018 Folie 7

8 Einleitung und Motivation Nachteil des Einsatzes von OOB mit NFC Kein NFC?? Kein NFC? MCU = NFC Embedded Computing Conference, Winterthur 5. Juni 2018 Folie 8

9 Einleitung und Motivation Günstig? Intuitiv? MCU Sicher? Embedded Computing Conference, Winterthur 5. Juni 2018 Folie 9

10 Konzept Universell einsetzbare OOB-Methode Fotodiode MCU Bildschirm übermittelt Signale anhand von unterschiedlichen Helligkeitsstufen Energie quelle Embedded Computing Conference, Winterthur 5. Juni 2018 Folie 10

11 Konzept OOB mit optischem Kanal Übertrage Schlüssel in Form eines blinkenden Musters auf dem Bildschirm Fotodiode MCU Beide Seiten können danach eine verschlüsselte Kommunikation mittels BLE fortsetzen Energiequelle BLE- Modul Embedded Computing Conference, Winterthur 5. Juni 2018 Folie 11

12 Konzept Schlüssel wird optisch übermittelt Übertrage Schlüssel in Form eines blinkenden Musters auf dem Bildschirm Embedded Computing Conference, Winterthur 5. Juni 2018 Folie 12

13 Konzept Tag wird auf dem Bildschirm platziert Embedded Computing Conference, Winterthur 5. Juni 2018 Folie 13

14 Konzept Danach Prozess auf verschlüsseltem Kanal möglich Verschlüsselte Nachricht versendet mittels BLE Embedded Computing Conference, Winterthur 5. Juni 2018 Folie 14

15 Resultate Hardware Development Kit für den MCU Renesas RL78/G1D Android-App Fotodiode: Vishay ambient light sensor ND Embedded Computing Conference, Winterthur 5. Juni 2018 Folie 15

16 Resultate Schwarzer Bereich Weisser Bereich Embedded Computing Conference, Winterthur 5. Juni 2018 Folie 16

17 Resultate (0=kurzer Puls, 1=langer Puls) Signal: Spannung an der Fotodiode gemessen mit Oszilloskop Embedded Computing Conference, Winterthur 5. Juni 2018 Folie 17

18 Resultate Korrekt entschlüsselt Falsch entschlüsselt Embedded Computing Conference, Winterthur 5. Juni 2018 Folie 18

19 Fazit Pairing möglich mit einfacher Elektronik Lösung ist so intuitiv wie NFC Implementierung auf den meisten Geräten möglich Benötigte CPU-Ressourcen minimal Embedded Computing Conference, Winterthur 5. Juni 2018 Folie 19

20 Fazit Datenrate gering, jedoch genügend Einfluss von Licht kann minimal gehalten werden Embedded Computing Conference, Winterthur 5. Juni 2018 Folie 20

21 Fragen und Kontakt Fragen??? Kontakt: Embedded Computing Conference, Winterthur 5. Juni 2018 Folie 21

22 Link zum Bericht Easy and Safe Pairing for Bluetooth Smart: en-publikationen-projekte/detailansichtpublikation/publikation/211450/ Embedded Computing Conference, Winterthur 5. Juni 2018 Folie 22