Geri Dön

A real time demonstrative analysis of lightweight payload encryption in resource constrained devices based on MQTT

MQTT'ye dayanan kaynak kısıtlı cihazlarda hafif yük şifrelemesinin gerçek zamanlı bir demonstrasyon analizi

PDF İndir

  1. Tez No: 484478
  2. Yazar: NANABAYIN MENYAH
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. AHMET ÖZMEN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Computer Engineering and Computer Science and Control
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2017
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Sakarya Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 74

Özet

Kısıtlı cihazların kaynakları, yani bellek (ROM ve RAM), CPU ve pil ömrü (varsa) sınırlıdır. Genellikle, veri toplayan sensörler, makinadan makineye (M2M) veya servisleri ve elektrikli ev aletlerini kontrol eden akıllı cihazlar için puanlar. Bu tür aygıtlar bir ağa bağlandığında“nesnelerin Internet'i”nin (IoT) bir parçasını oluştururlar. Message Queue Telemetry Transport (yani MQTT), hafif, açık, basit, istemci-sunucu yayın/abone mesajlaşma taşıma protokolüdür. Güvenilir iletişim için üç Hizmet Kalitesi (QoS) seviyesini destekleyen çoğu kaynak kısıtlamalı IoT cihazı için kullanışlıdır ve verimlidir. Cihazdan Cihaza (D2D) ve nesnelerin Internet'i (IoT) bağlamları gibi kısıtlı ortamlarda iletişim için gerekli olan bir protokoldür. MQTT protokolü, güvenli soket katmanı (SSL) sertifikalarına dayalı taşıma katmanı güvenliği (TLS) dışında somut güvenlik mekanizmalarından yoksundur. Bununla birlikte, bu güvenlik protokollerinin en hafif değildir ve özellikle kısıtlı cihazlar için ağ yüklerini artırır. IoT cihazlarının yaklaşık %70'inde özellikle de istemci tarafında veri şifrelemesi yoktur ve TLS için mükemmel bir alternatif olabilir. Bu tezde, farklı Hizmet Kalitesi (QoS) ve veri yüklerin değişken boyutu için kısıtlı bir cihaz üzerinde MQTT protokolünün ağ performansı üzerindeki etkisini göstermek için bir deney düzeneği tasarlanmıştır. Bu çalışmanın yeni kısmı, yüklerin istemci tarafında şifrelenmesini ve ağ performansı üzerindeki etkisini kapsıyor. Denemelerde, verilere 128-bits ileileri şifreleme standardı (AES) hafif bir şifreleme uygulanmıştır. Mesajlar, farklı yük boyutlarına dayanan bir komisyoncu sunucusu aracılığıyla gerçek kablolu alt uçtakı yayıncılık istemcisi ve düşük uçtakı abone istemcisi üzerinden MQTT'deki üç farklı QoS seviyesini kullanarak aktarılır. Paketler, şifreleme ve şifre çözme işlem süresinin ölçülmesiyle birlikte uçtan uca gecikme, verimlilik ve mesaj kaybı analiz etmek için yakalanır. Deney sonuçlarına göre, şifrelenmemiş (şifresiz metin) yükün daha düşük bir ağ yük etkisine sahip olduğu ve bu nedenle, yüzde kaybı ve mesaj tesliminde, şifreli yüke göre MQTT'yi kullanarak nispeten daha iyi bir ağ performansı ürettiği sonucuna varılmıştır.

Özet (Çeviri)

Constrained devices are limited in resources namely, memory (ROM and RAM), CPU and battery life (if available). They are often used as sensors that collects data, machine to machine (M2M) or smart devices that control services and electrical appliances. When such devices are connected to a network they form what is called“things”and in a whole, they form part of the“Internet of Things”(IoT). Message Queue Telemetry Transport (MQTT) is a common light weight, open, simple, client-server publish/subscribe messaging transport protocol useful and efficient for most resource constrained IoT devices that supports three Quality of Service (QoS) levels for reliable communication. It is an essential protocol for communication in constrained environments such as Device to Device (D2D) and Internet of Things (IoT) contexts. MQTT protocol is devoid of concrete security mechanisms apart from Transport Layer Security (TLS) based on Secure Socket Layer (SSL) certificates. However, this is not the lightest of security protocols and increases network overheads especially for constrained devices. About 70 % of most ordinary IoT devices also lack data encryption especially at the client-end which could have been a perfect alternative for TLS. In this thesis, an experimental setup is designed to demonstrate the effect on network performance of MQTT protocol on a constrained device for different Quality of Service (QoS) and variable size of payloads. The novel part of this study covers client-side encryption of payloads and its effect over network performance. In the experiments, a lightweight encryption of 128-bits Advanced Encryption Standard (AES) is applied on the data. The messages are transferred using the three different QoS levels in MQTT over real wired low-end publish client and low-end subscriber client via a broker server based on different payload sizes. The packets are captured to analyze end-to-end latency, throughput and message loss along with the measurement of encryption and decryption processing time. According to the results of the experiment, it was concluded that, non-encrypted (plaintext) payload have a lower network load effect and hence produces a relatively better network performance using MQTT in terms of percentage loss and message delivery than the encrypted payload.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    770074

    Data-driven design and analysis of next generation mobile networks for anomaly detection and signal classification with fast, robust and light machine learning

    Hızlı, Sağlam ve Hafif Makine Öğrenmesi ile Anormallik Algılaması ve Sinyal Sınıflandırması için Yeni Nesil Mobil Ağların Veriye Dayalı Tasarımı ve Analizi

    MUHAMMED FURKAN KUCUK

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiUniversity of South Florida

    Haberleşme Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. İSMAİL UYSAL

  2. Tez No

    815234

    Indoor surface type-based task assignment in heterogeneous multi-robot systems

    Heterojen çoklu robot sistemlerinde iç mekan yüzey tipi tabanlı görev atama

    ASİYE DEMİRTAŞ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Medeniyet Üniversitesi

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ HALUK BAYRAM

    DOÇ. DR. GÖKHAN ERDEMİR

  3. Tez No

    764339

    Sensitivity improvement strategies and applications for flexible and wearable capacitive pressure sensors

    Esnek ve giyilebilir kapasitif basınç sensörleri için hassasiyet iyileştirme stratejileri ve uygulamaları

    MELİH ÖGEDAY ÇİÇEK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Bilim ve TeknolojiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HÜSNÜ EMRAH ÜNALAN

    DR. ÖĞR. ÜYESİ SİMGE ÇINAR AYGÜN

  4. Tez No

    473228

    Analysis and implementation of optical fiber sensors for process monitoring of composite materials

    Kompozit malzemelerde proses gözetimi amacıyla fiber optik sensörlerin analiz ve uygulaması

    ANIL YILMAZ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2016

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü

    Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. KIVILCIM YÜKSEL ALDOĞAN

  5. Tez No

    408629

    Çeşitli mikroşerit antenlerin karakteristik parametrelerinin farklı algoritmalarla eğitilen yapay sinir ağları ile hesaplanması

    Computation of characteristics parameters of various type microstrip antennas with the use of artificial neural networks trained by different learning algorithms

    SEYFETTİN SİNAN GÜLTEKİN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2002

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSelçuk Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. KERİM GÜNEY

Geri Dön