業務実績 2015/3〜2015/12

無線秘密鍵実験システム

概要

 先生が研究をしている「無線通信伝搬路の可逆性と局所性に着目した秘密鍵共有方式」を使用した暗号化のデモです。スマートフォンで暗号化鍵を作成し、鍵の一致性の状況、盗聴した結果をアプリで表示させます。                     

構成


仕様

制御内容:
 暗号化の鍵を作成するための送受信を5秒に一度行います。 暗号化に使用したRSSIのデータをグラフ表示し、Access PointとUser Terminalのキーの一致状況をセルで表示します。
 またアプリ上部のLine風メッセージ送信機能があります。作成した暗号鍵を使用してメッセージの送受信を行うことができます。

 仕様  値  備考 
 使用無線  Zigbee(802.15.4)、2.4GHz
 構成  基板にはZigbeeモジュールを実装、スマホと基板をUSBケーブルで接続しアプリとシリアル通信を行う。暗号化を行うためのアンテナ操作はZigbeeモジュールが行う。
 電源  スマートフォンより供給  内部は3.3V動作
 アンテナ  チップアンテナ4ケ
 無線出力  10mW以下 技術適合試験取得済
 筐体  3Dプリンタによるオリジナルプラスチックケース  
 鍵の長さ  128ビット   
 暗号鍵の生成方法  256点のデータの送受信により候補ビットを256ビット作成します。条件のよいものを128点選択しそれを鍵とします。  送受信に失敗した点やRSSIの変化が小さい点は取り除かれます。


作成物

・内部回路(基板)
     
・筐体(3Dプリンタより設計)
     
・Androidアプリケーション
     


動作例

アプリケーション動作例
     
暗号鍵がAcess PointとUser Terminalで一致している状況です(セルが全て緑色)。
(デモのため、鍵を作成した後その鍵を送信して自分の鍵と相手の鍵の一致性をチェックしています)。盗聴器はセルの至る所でNGが発生します(盗聴して同じロジックで暗号化鍵を作成しても"RSSIの局所性"のため鍵が一致しません)。

     
暗号鍵が2ビット誤っているケースです。この個数ならば誤り補正で訂正可能です。

     
誤りが多数発生しているケースです。鍵生成中に空間が変化すると誤りが発生します。(送受信を256回の中の1回の送受信において、送信時と受信時の空間が変化すると"可逆性"が保てません。既存のモジュールを使用しているため、送信と受信の時間差は数msずれが発生しますがそのタイミングで空間が変化すればNGとなります)。上記の理由より意図的に発生させるのはなかなか難しい状況です。無線LANなどの通信があってもキャリアセンスにより回避されます。アンテナを手で触れて邪魔をしても、送信と受信が同じ状況であれば鍵は一致します)


>> 業務履歴トップに戻る