A secure transport layer for the TDMH network stack with key management, authentication, and encryption services

In the context of the increasing importance and pervasiveness of wireless networks, TDMH (Time Deterministic Multi Hop) is a wireless communication stack providing low power medium access control with guaranteed bounded latency. TDMH is intended for use in wireless sensor networks (WSN) and industrial control applications, characterized by real time constraints. It supports generic mesh topologies and is designed to be adaptive to occasional topology changes. This thesis presents a cryptographic scheme that aims to implement secure communications in TDMH. Our goal was to allow for authentication of control and data messages, as well as encryption if privacy is desired. This was done in such a way to also provide resistance against replay attacks. Special attention was paid to developing a method for key management and key synchronization among the nodes of a TDMH network.

In un contesto in cui le reti wireless guadagnano continuamente importanza e pervasività, TDMH (Time Deterministic Multi Hop) è uno stack protocollare wireless che fornisce accesso efficiente al mezzo trasmissivo a basso consumo di potenza, garantendo una latenza bassa e deterministica. TDMH è ideato per l’uso in reti di sensori (WSN) e applicazioni di controllo industriale, caratterizzate da requisiti real time. Supporta generiche topologie mesh ed è progettato per adattarsi a sporadici cambiamenti di topologia. Questa tesi presenta uno schema crittografico con il fine di implementare comunicazioni sicure in TDMH. L’obiettivo era di consentire l’autenticazione dei messaggi sia di controllo che di dati, e la cifratura in contesti in cui la privacy è desiderata. Ciò è stato fatto in maniera tale da ottenere protezione anche da attacchi di tipo replay. È stata data particolare attenzione allo sviluppo di un metodo per la gestione e sincronizzazione delle chiavi tra tutti i nodi della rete.