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

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.