P27 Réseau LoRaWAN
Sommaire
Présentation générale du projet
Contexte
Les réseaux bas débits, faible consommation et longue portée sont en plein essor pour des applications variées allant du suivi de troupeaux jusqu'aux villes intelligentes. Il est commun que certaines de ces applications manipulent des données sensibles. Il devient donc essentiel de penser à la sécurité des données échangées.
Description et objectifs
Le protocole LORA est un des protocole disponible actuellement qui permet le développement de réseaux de ce type. Dans ce projet, nous proposons alors de réaliser un réseau LoRaWAN, protocole réseau se basant sur la technologie LoRa. Au sein de cette architecture, nous retrouvons un concentrateur LoRa, qui sera déployé via une Raspberry Pi pour créer une station de base, ainsi que divers capteurs embarquant une radio LoRa qui échangeront avec la station de base. Une fois que ce réseau sera mis en place, nous évaluerons dans un second temps les possibilités d'attaque sur un tel réseau, aussi bien logicielle que radio, pour pouvoir proposer par la suite des contre-mesures à appliquer.
Planning
| Phase | Tâche | Sem 1 | Sem 2 | Sem 3 | Sem 4 | Sem 5 | Sem 6 | Sem 7 | Sem 8 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Appropriation et mise en place des outils de développement | Recherche de matériel complémentaire | ||||||||
| Découverte des différents protocoles | |||||||||
| Déploiement du réseau | |||||||||
| Évaluation des attaques possibles |
Tableau de bord
Semaine 1 // 05/01/18 - 10/01/18
Jour 1
- Recherche d'un shield réalisant l'interface entre la Raspberry Pi et le module récepteur LoRa permettant de créer une station de base. Cela permettra d'éviter la conception d'un PCB pour réaliser cet interfaçage. Voici quelques liens où l'on retrouve ce type de composant :
https://www.tindie.com/products/gnz/imst-ic880a-lorawan-backplane-kit/
https://shop.coredump.ch/product/ic880a-lorawan-gateway-backplane/
- Nous nous sommes rendus compte que réaliser une commande sur n'importe lequel de ces sites prendrait un temps conséquent puisque les stocks sont épuisés sur chacun de ces sites. Sur l'un d'eux, il était possible de récupérer le schematic de ce shield. J'ai donc été rencontré Thierry Flamen pour savoir si la conception du shield était possible en réutilisant ce schematic. Nous allons donc demander au service EEI de Polytech pour concevoir ce shield.
- Recherche d'une implémentation du protocole LoRaWAN pour pouvoir la flasher sur les différents nœuds du réseau. On veillera à trouver une solution qui ne se base pas sur l'IoT The Things Network puisqu'on ne sait pour le moment pas vraiment quelle est la politique d'utilisation de ce réseau et on souhaite éviter que toutes les informations transitant sur notre réseau LoRaWAN soient accessibles par d'autres utilisateurs ou bien que certaines personnes avec de mauvaises intentions aient accès au réseau.
Jour 2
- Installation de Raspbian et des outils nécessaires sur la Raspberry. Il faut que l'interface SPI soit activée pour que la Raspberry puisse communiquer avec notre station de base. Nous avons également écrit un script sur la Raspberry qui permet de reset notre station de base. Ce script sera appelé à chaque fois que l'on démarre notre Raspberry, pour activer la pin de reset.
- Documentation sur le fonctionnement de l'implémentation LoRaWAN et recherche de différents programmes permettant d'implémenter ce protocole pour pouvoir les tester et déployer notre réseau.
Tutoriel pour la configuration de notre Raspberry pour le bon fonctionnement avec la station de base :
Exemple d'une implémentation LoRaWAN pour notre station de base LoRa :
https://github.com/Lora-net/lora_gateway
Exemple d'une implémentation LoRaWAN pour nos noeuds LoRa :
https://os.mbed.com/teams/Semtech/code/LoRaWAN-demo-76/
Documentation sur l'implémentation LoRaMAC pour faire du LoRaWAN et comprendre le fonctionnement du protocole :
http://stackforce.github.io/LoRaMac-doc/index.html
http://www.ioi-labs.com/technologies/comprendre-reseau-lorawan
https://www.frugalprototype.com/technologie-lora-reseau-lorawan/
Tutoriel pour connaître le mappage des pins entre la Raspberry Pi et notre station de base et pouvoir initialiser notre module récepteur :
- En utilisant le dépôt GIT lora_gateway donné précédemment et le programme (util_pkt_logger) permettant de récupérer les paquets reçus sur notre station, il est possible de faire fonctionner la station de base et de récupérer les paquets transitant vers cette station en stockant toutes les informations associées aux paquets dans des logs sur notre Raspberry.
Jour 3
- On retrouve un exemple de déploiement d'un réseau LoRaWAN avec les liens suivants :
https://www.miscmag.com/lorawan-deploiement-dune-infrastructure-de-test-partie-1-2/
https://connect.ed-diamond.com/MISC/MISCHS-015/LORAWAN-deploiement-d-une-infrastructure-de-test
- Nous voulons maintenant faire fonctionner nos noeuds pour qu'ils puissent communiquer avec la station de base. On flashera nos STM32 avec le programme trouvé sur mbed.com (LoRaWAN-demo-76) en passant par le compilateur en ligne. On récupère ainsi un fichier bin que l'on copie sur notre microcontrôleur et celui-ci peut alors faire tourner notre programme.
- L'envoi des trames par les nodes devraient fonctionner correctement, formatées selon la spécification LoRaWAN. Cependant, du côté de la gateway, les trames reçues n'ont pas vraiment l'air d'être parsées selon cette spécification. Nous recherchons donc un autre moyen d'implémenter notre station de base. Nous avons trouvé quelques exemples qui utilisent un système de "packet forwarding" qui redirige les paquets reçus vers un serveur d'application qui traitera ces paquets, sans passer par le réseau TTN (The Things Network) :
https://github.com/Lora-net/packet_forwarder
https://github.com/gotthardp/lorawan-server
- Les deux premiers liens nous proposent de réaliser ce procédé en redirigeant les paquets vers un serveur personnel via une API appelée Logstash plutôt que de passer par TTN. Le dernier décrit un serveur LoRaWAN qui prend entièrement en charge la redirection de paquets ainsi que le traitement de ceux-ci, ce qui nous permettrait de pouvoir traiter toutes nos données sur la Raspberry. Nous testerons cet exemple en premier lieu.
Jour 4
- Récupération du PCB au service EEI qui est le shield permettant d'interfacer la Raspberry avec notre station de base.
- Soudures des broches sur le PCB pour pouvoir connecter directement les pins du module LoRa à la Raspberry Pi.
