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18 Elektronik 02 2020 Connectivity Witali Gisbrecht Ist Spezialist für die Entwicklung von Embedded Software für NetzwerkStacks Sicherheit-Methoden und GatewayArchitekturen Er schloss sein InformatikStudium an der Universität Paderborn 2007 mit dem Abschluss Bachelor of Science ab Helmut Adamski ist ein IoT-Pionier und führt derzeit als CEO und Vorsitzender die IP500 Alliance e V Er verfügt über mehr als 25 Jahre Erfahrung in der HighTech-Industrie mit Schwerpunkt auf IoTund IT-Netzwerkanwendungen Funk-ICs sowie Sicherheitsanwendungen für Gebäude und Betriebsstätten Adamski hat einen Ingenieurabschluss in Elektronik und besuchte Executive-MBAProgramme am Institute of Excellence San Diego und der Stanford University Kalifornien USA helmut adamski@ip500alliance org Literatur 1 IP500 Alliance www ip500alliance org 2 DIN EN 50131-5-3 2017-09 VDE 0830-2-5-3 2017-09 Alarmanlagen - Einbruchund Überfallmeldeanlagen - Teil 5-3 Anforderungen an Übertragungsgeräte die Funkfrequenz-Techniken verwenden Deutsche Fassung EN 50131-5-3 2017 nes vollständigen IP500-Funk-Datenpakets dargestellt Das MAC-Datenpaket entspricht den Vorgaben des IEEE-802 15 4-Standards Bild 7 Bild 8 zeigt wie sich bei IP500 der Kopf des Netzwerk-Datenpakets zusammensetzt Die Hauptfunktionen des Netzwerks sind ➔ Aufbau der Datenpakete Frames und Dateiköpfe Header ➔ Weiterleitung der Pakete durch das asynchron arbeitende vermaschte Netzwerk mithilfe der Routing-Tabelle ➔ Sicherung und Verschlüsselung der Datenpakete Routing per Hop List Im NWK Header Bild 8 definiert die Hop List eine vorgegebene Route durch das Netzwerk Bild 9 Die Nachricht von der Applikation wird organisiert in das Paket geschrieben und entsprechend der Hop List durch das Netzwerk geleitet im Dual-Band und über die Vermittlungsknoten des vermaschten Netzwerkes Die Hop List liefert den nächsten Hop durch das asynchron arbeitende vermaschte Netzwerk mit minimalem Rechenaufwand eine wichtige Fähigkeit die für geringe Latenz und einen niedrigen Energiebedarf der einzelnen Netzwerkknoten Sensoren sorgt Der eine Nachricht aussendende Knoten bestimmt die Hop List für das Bild 10 Das IP500-Netzwerk bietet Sicherheit Zuverlässigkeit und Robustheit durch Redundanz mit zwei Gateways und dem Betrieb in zwei unabhängigen Frequenzbändern Bild IP500 Alliance Datenpaket aus seiner Routing-Tabelle indem er die kürzeste Route bildet Dieses Verfahren bieten dem Endanwender ein selbstheilendes sich selbst konfigurierendes vermaschtes Netzwerk mit geringster Latenz Alle Nachrichten der IP500-Applikationsschicht werden in beiden Richtungen zwischen den Knoten und dem Gateway gesendet deshalb kennt jeder Knoten und das Gateway die Route ohne Rechenaufwand und die zuletzt eingetroffenen Nachrichten werden zudem im Gateway gespeichert Die Verwendung von alternativen Routen im vermaschten Netzwerk sichert somit gemeinsam mit der Redundanz auf der Frequenzebene hohe Zuverlässigkeit und geringe Latenzzeiten beim Auftreten von Interferenzen was als Grundlage für die Pre-Konformität zu den Europäischen Normen 2 durch den VdS bestätigt wurde Bild 10 Sicherheit und Verschlüsselung im IP500-Netzwerk Die Berechnung des AES128-Schlüssels zum symmetrischen Verund Entschlüsseln der Nachricht basiert auf der Sequenznummer der Nachricht und einem Master-Schlüssel der durch ein asymmetrisches ECDH-Verfahren Elliptic-Curve DiffieHellman zwischen jedem einzelnen Knoten und dem Gateway abhörsicher berechnet wird Durch eine Endezu-Ende-Verschlüsselung ist sichergestellt dass die Nachrichten durch weiterleitende Knoten nicht abgehört oder gefälscht werden können Eine einmalige Verwendung des AES128-Schlüssels für eine einzige Nachricht erhöht sie Sicherheit des IP500-Netzwerks HS