Le passage à la collecte de données sans fil avec des appareils intelligents modifie la façon dont des secteurs comme les services publics, l’agriculture, la fabrication intelligente et la surveillance environnementale évoluent. Les capteurs, compteurs et dispositifs de contrôle peuvent utiliser les réseaux cellulaires pour collecter et transmettre des données opérationnelles, éliminant ainsi l’utilisation de systèmes filaires et la collecte manuelle de données.
Cette innovation de collecte présente à la fois des avantages et des défis, notamment lorsque les données traversent les réseaux de communication.
Les deux défis que nous devons relever incluent :
• L’obligation de préserver la confidentialité des données en transit
• L’obligation de maintenir l’intégrité des données en transit
Cette recherche offre un aperçu des systèmes qui dépendent de SSL/TLS pour maintenir la confidentialité et l’intégrité des données dans les systèmes de collecte sans fil. En particulier, nous examinons comment la protection TLS est intégrée dans un dispositif industriel, leTespro TD-DTU-PLUS, lors d’un véritable déploiement.
1. Exigences de sécurité dans la collecte de données sans fil pour les appareils intelligents
Dans les systèmes industriels IoT et de télémétrie, les données communiquées sans fil auront un impact sur la facturation, le contrôle et les opérations système. Un certain nombre de risques critiques seront introduits avec les communications sans fil.
1.1 Risque d’écoute clandestine
L’interception d’une communication sans fil est possible dans plusieurs scénarios. Parmi les données potentiellement interceptées, on trouve :
• Valeurs de données du compteur et du capteur
• Relevés des capteurs et métriques environnementales
• Commandes de commande à distance
1.2 Risque de modification des données
Les données envoyées sur les réseaux de communication peuvent être modifiées à des fins potentiellement illicites ou préjudiciables, entraînant :
• Validation de la facturation erronée
• Prise de décisions erronées de contrôle opérationnel
• Création d’opérations erronées au sein des systèmes de contrôle.
1.3 Risque d’authentification des appareils
En l’absence d’authentification, un attaquant peut introduire un dispositif malhonnête dans le réseau et ce dispositif peut fournir des données erronées.
Pour garantir la collecte de données sans fil pour les appareils intelligents, les systèmes doivent garantir à la fois la confidentialité et l’intégrité des données.
2. Chiffrement SSL/TLS : création d’un canal de communication sécurisé
SSL et TLS remplissent la même fonction de base dans la conception de communications de données sécurisées sur des réseaux non fiables. Aujourd’hui, TLS est la norme utilisée, tandis que SSL est le terme utilisé pour la version héritée.
2.1 Poignée de main sécurisée et authentification
La poignée de main TLS prévoit les éléments suivants :
• Les informations d’identification du serveur sont vérifiées par l’appareil via un certificat numérique.
• L’appareil et le serveur s’accordent sur une clé de chiffrement sécurisée de session.
• La communication est sécurisée via le chiffrement.
Ce processus évite une attaque man-in-the-middle, tout en garantissant l’authenticité des points de terminaison.
2.2 Chiffrement des données en transit
Une fois le canal sécurisé établi :
• Toutes les données de télémétrie passent par le canal qui est chiffré par chiffrement symétrique.
• Les paquets interceptés apparaissent comme du texte chiffré illisible.
• La communication dans les directions montante et descendante est sécurisée.
2.3 Compatibilité des protocoles
Les protocoles de communication IoT couramment utilisés peuvent être sécurisés via TLS, notamment :
•MQTT sur TLS
•TCP sur TLS
•HTTP/HTTPS
Cela signifie que les frameworks IoT existants peuvent commencer à utiliser le chiffrement sans avoir besoin de repenser la logique applicative.
3. Maintien de l’intégrité des données dans les systèmes de collecte de données sans fil
Lors de la conception de systèmes sécurisés de collecte de données sans fil, la principale préoccupation est la confidentialité. Cependant, il est tout aussi important de s’assurer que les données sont exactes et n’ont pas été altérées. Les meilleurs systèmes de collecte de données sans fil intègrent le chiffrement de la couche de transport avec des contrôles d’intégrité de la couche applicative.
3.1 Contrôle de la séquence et protection contre les replays
L’identification de chaque message comporte généralement les éléments suivants :
•Numéro de séquence
•Horodatage
Cela permet la détection de :
• Perte de paquets
• Attaques à rediffusion
• Transmissions en double
3.2 Hachage et vérification de la somme de contrôle
L’intégrité de la charge utile du message est vérifiée à l’aide d’une fonction de hachage cryptographique (c’est-à-dire un résumé basé sur SHA) et d’une somme de contrôle, qui est intégrée dans une trame de message. Toute modification du message lors de la transmission entraînera un échec de vérification du message.
3.3 Mécanisme de stockage et transfert
Dans des situations de connectivité instables, comme dans de nombreuses applications industrielles, ce qui suit se produit :
•Les données sont temporairement stockées sur l’appareil en périphérie.
• La transmission est relancée sur le périphérique de bord.
La restauration du réseau permettra le transfert de données et maintiendra l’intégrité des données ainsi que le flux continu pour la facturation et l’analyse.
4. Mise en œuvre industrielle : Tespro TD-DTU-PLUS
LeTespro TD-DTU-PLUS est une unité industrielle de transmission de données 4G destinée à la collecte de données sans fil provenant d’appareils intelligents situés à distance ou dans des lieux peu développés.
Il intègre plusieurs fonctions de communication et de sécurité pour garantir des transmissions télémétriques fiables.
4.1 Fonctionnalités de sécurité et de communication
• Prise en charge du chiffrement TLS/SSL
Crée des canaux sécurisés dans la communication entre les dispositifs de terrain et le cloud.
• Connectivité multi-protocole (MQTT, TCP, UDP)
Assure la compatibilité avec les principaux systèmes IoT et SCADA.
• Communication cloud chiffrée
Garantit la sécurité des données de comptage et de contrôle en transit.
4.2 Mécanismes de fiabilité des données
• Tampon locale des données
Les données sont stockées en présence d’une défaillance de communication et sont envoyées lorsque la communication est rétablie.
• Acquisition continue de données
Cela élimine les trous de données dus à une mauvaise communication.
4.3 Protection matérielle industrielle
• Protection contre la polarité inverse
• Protection contre les surtensions
• Protection contre la surtension
• Protection contre les surfortes
Ces caractéristiques améliorent la robustesse des équipements pour les applications ouvertes et industrielles.
• Température de fonctionnement : -20 à 60 °C
5. Résumé des fonctionnalités Sécurité et Intégrité
| Caractéristiques | Rôle dans la sécurité des systèmes |
| Chiffrement TLS/SSL | La confidentialité des données est maintenue |
| MQTT/TCP sur TLS | Sécurité des cadres IoT |
| Tampon local des données | Les données sont sécurisées même en cas de coupures de communication |
| Contrôle de la séquence et du timestamp | Détection de rediffusion et de paquets perdus |
| Validation du hachage/somme de contrôle | Sécurité de l’intégrité des données |
| Protection de l’énergie industrielle | Le matériel est sécurisé et les données sont continues |
6. Scénario d’application : Comptage à distance des services publics
Pour le comptage des services publics ruraux, que ce soit pour l’eau ou l’électricité, il existe de multiples contraintes d’infrastructure, notamment :
• Les zones rurales ont souvent une disponibilité limitée
• Réseau mobile médiocre ou pas
• Lecture manuelle coûteuse des compteurs
Le déploiement de DTU 4G avec SSL permettra aux services publics d’avoir :
• Transmission sécurisée de données de compteurs en temps réel
• Collecte continue de données via un stockage local
• Synchronisation automatique lorsque le réseau est de nouveau disponible
• Prévention de l’accès non autorisé aux données de facturation
Grâce au stockage local, les données ne sont pas perdues et seront envoyées une fois que le réseau est de nouveau disponible.
Conclusion : Construire des systèmes de collecte de données sans fil fiables
Il n’existe pas de solution unique pour éliminer toutes les menaces à la sécurité liées à l’Internet des objets. Une combinaison de plusieurs méthodes, telles que :
•TLS/SSL
• Authentification des appareils
• Intégrité des données
• Stockage local avec un système de sécurité
... fournit un cadre solide pour l’Internet des objets industriel sécurisé.
Le TESPRO TD-DTU-PLUS est un excellent exemple d’intégration de telles méthodes afin que la collecte et la transmission de données sécurisées et fiables soient possibles dans un environnement sans fil et Internet des objets.
À mesure que l’Internet des objets s’étend, une évaluation attentive de la sécurité de l’architecture et de l’intégrité de la collecte de données sera nécessaire afin de maintenir et de faire confiance aux systèmes sur le long terme.
FAQ : Collecte de données sans fil pour appareils intelligents
Q1. Que signifient SSL et TLS pour les systèmes de collecte de données sans fil ?
SSL et TLS sont des normes pour sécuriser les données lors de la transmission et prévenir l’interception.
Q2. Pourquoi est-il crucial de préserver l’intégrité des données dans les systèmes IoT ?
L’intégrité des données est cruciale car les données ne doivent pas être perdues, modifiées ou dupliquées lors de la transmission.
Q3. La confidentialité est-elle la seule préoccupation lorsqu’on parle de sécurité des données ?
Certainement pas. Au-delà de la confidentialité, l’intégrité des données et l’authentification doivent être en place.
Q4. Quelles sont les implications d’une mauvaise connectivité sans fil ?
Les données sont enregistrées dans l’appareil et envoyées lorsque la connectivité est rétablie.
Q5. Que fait une DTU sur la fiabilité des systèmes de données ?
Une DTU offre une capacité de mise en tampon, gère la transmission des données et garantit la livraison.
