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Title: Adaptación de la biblioteca LMIC en Arduino para soportar la especificación LoRaWAN versión 1.1.
Authors: Sulca Coral, Juan Martín
Keywords: ARDUINO
COMUNICACIONES
Issue Date: 7-Jul-2021
Publisher: Quito, 2021
Citation: Sulca Coral, J. M. (2021). Adaptación de la biblioteca LMIC en Arduino para soportar la especificación LoRaWAN versión 1.1. 78 hojas. Quito : EPN.
Abstract: In 2015 LoRaWAN v1.0 was released; the first version of the LoRaWAN specification, defining the main characteristics of the protocol, its implementation, and network architecture. The first version of LoRaWAN is far from perfect and is prone to replay attacks due to its encryption keys, counters, and nonces schema. In 2017 LoRaWAN v1.1 was released, to improve the ecosystem's security and sturdiness. LoRaWAN v1.1 presented an enhanced network architecture and a more secure encryption key, counter, and nonce schema; LoRaWAN v1.1 achieved this by adding two encryption keys and an extra counter. Alongside the LoRaWAN v1.0 specification, some device library implementations were created; between these implementations, IBM released the LoRaWAN MAC in C (LMiC) from which Arduino-lmic is derived. LMiC was adapted to the Arduino ecosystem to work with LoRaWAN v1.0.2 and v1.0.3 specifications in classes A and B. Later, when LoRaWAN v1.1 was presented to the public, none of the existing implementations adopted the new specifications. Taking into account the security improvements proposed by LoRaWAN v1.1 and the lack of open hardware implementations of this version of the protocol. The scope of this work is to adapt the existing Arduino-lmic implementation to work with LoRaWAN v1.1 class A, based on open-source principles and applying the continuous improvement cycle from the LEAN software development methodology in conjunction with the Scrum framework. After the execution of the project, the Arduino-lmic library was successfully modified to work with class A of the LoRaWAN v1.1 specification. The operation of the adapted library was tested with a real device connected to a LoRaWAN network. During the testing phase, the performance of the implementation was measured, resulting in a minor performance loss of 1.53% compared to the original version.
Description: En 2015, se presentó la primera versión de la especificación LoRaWAN v1.0 definiendo las características principales del protocolo, su implementación y arquitectura de red. La primera versión de LoRaWAN no es perfecta y es vulnerable a ataques de replay por su estructura de llaves, contadores y nonce. Con el objetivo de hacer a LoRaWAN un protocolo más robusto, en 2017 se liberó la especificación LoRaWAN v1.1 presentando una arquitectura de red mejorada y un esquema de llaves, contadores y nonce más seguro; añadiendo dos llaves y un contador adicionales. Junto la especificación LoRaWAN v1.0, se crearon implementaciones para los dispositivos; entre las cuales se encuentra la biblioteca Arduino-lmic, basada en la biblioteca LoRaWAN MAC in C de IBM creada en 2016. LMiC fue adaptada para funcionar en el ambiente de Arduino con las especificaciones LoRaWAN v1.0.2 y v1.0.3 en clase A y B. Sin embargo, cuando se creó la especificación LoRaWAN v1.1 ninguna de las implementaciones existentes adoptó la nueva versión del protocolo. Tomando en cuenta las ventajas de seguridad que incorpora LoRaWAN v1.1 y la falta de bibliotecas para dispositivos de hardware abierto que implementen esta versión, el presente trabajo propone adaptar la implementación existente de Arduino-lmic para funcionar con la especificación LoRaWAN v1.1 en clase A; basándose en los principios de código abierto y aplicando el ciclo de mejora continua de la metodología LEAN software development en conjunto con el framework de desarrollo Scrum. Después de ejecutar el proyecto, se logró adaptar la biblioteca Arduino-lmic para funcionar con la especificación LoRaWAN v1.1 en clase A y verificar su funcionamiento en un dispositivo físico conectado a una red LoRaWAN local. Se logró hacer la adaptación manteniendo la estructura y trazabilidad a la implementación original. Adicionalmente no se no se afectó significativamente el desempeño de la biblioteca con los cambios implementados, mostrando un incremento en el tiempo de procesamiento de los paquetes del 1.53%.
URI: http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/21728
Appears in Collections:Tesis Sistemas Informáticos y de Computación (ISIS)

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