הקדמה: הדחף של הצפנה ב- Modern Avionics

מטוסים מודרניים הם בין המכונות החזקות ביותר של נתונים שנבנו אי פעם.טיסה אחת ארוכה מייצרת terabytes של קוראי חיישן, עדכוני ניווט, יומני ביצועים, ומערכת תאות טלמטרי. נתונים אלה זורמים דרך רשתות המקשרות קבצי קוף, מחשבי ניהול טיסה, על נתבי תקשורת מבוססי לוח, ומרכזי פעילות מבוססי קרקעיים.

תעשיית התעופה ראתה שינוי דרמטי ממערכות אנלוגיות מבודדות לאדריכלות ממוקדת ברשת.כפי שמטוסים מסתמכים יותר ויותר על שקיות טיסה אלקטרוניות, תקשורת לוויינית, ואבחון מרחוק, פני השטח של ההתקפה מתרחבים באופן יחסי.הנתונים מספקים הגנה בסיסית המבטיחה סודיות (הרחבת קריאה לא מורשית), יושרה (ה של ניסיונות הטמפר), אימות ואימות (המידע שמקורו ממקור מהימן ממקור זה הוא שלושה תכונות אוויריות חיוניות עבור בטיחות).

האבולוציה של Avionics ו-Data תלות

Avionics - קיצור של אלקטרוניקה אווירית - התפתחו ממכשירים רדיו פשוטים וכלי גירוזקומפיים במערכות מבוזרות מורכבות השולטות בכל מנוע הדחף וקטורת לחץ תאות.המבוא של FLT:0fly-by-wireFLT:1 טכנולוגיה נדרשת אוטובוסים נתונים מהירים כגון ARINC 429, ARIN 629, ולאחר מכן Avionics Full-Splex-S הפעלה מחדש של מערכות אבטחה אלה לא ניתן להפעיל נתונים רחבות (DS) כדי לשלוט על ידי צוות הפעלה של מערכות אבטחה של מערכות אבטחה מסוג ARINC פורנוגרפיה-S).

FAA ו-EASA זיהו את המציאות הזו. התקנים כגון RTCA DO-326A / ED-202A (ביטוח ערך אווירי ספקטרום) ו- DO-356A / ED-203A (המכונים לאבטחת סייבר) המנדט כי ההצפנה תיושם כחלק מערכת סיכון הוליסטית של אבטחה.מסמכים אלה דורשים זיהוי איומים - כולל גילוי נתונים לא מורשים, שחיתות, והכחשה של שירות קריפטוגרפיים - החל משליטה , החל מסיכון, כתוצאה מכך, החל ממערכות הצפנה, לא נועדו כעת, לאחר תחילתהת, לאחר ביצוע.

עקרונות הליבה של הצפנה: חסויות, אינטגרליות, ואותנטיות

הצפנה של נתונים משיגה שלושה מטרות אבטחה בסיסיות קריטיות ב-Avionics:

  • (FLT:0)Confidentientialentialentialof 1 (המידע המואץ) הוא בלתי צפוי לכל אחד ללא מפתח קידוד נכון.זה מונע תוקף אשר זוכה לגישה פיזית או אלחוטית לאוטובוס נתונים מקריאה פרמטרים רגישים לטיסה, מתאם GPS, או תקשורת צוות.
  • (FLT:0) אינטגריטיותFLT:1 - אלגוריתמים רבים כוללים קודים אימות הודעה (MACs) או הצפנה אותנטית (AEAD) אשר לזהות כל שינוי של ciphertext במהלך השידור.אם קידוד משנה פקודה ניווט מוצפנת, המקלט ידח אותו, למנוע סטיית ביניים פוטנציאלית.
  • (FLT:0) אותנטיות של AuthenticationFLT:1) מוצפן לעתים קרובות יחד עם חתימה דיגיטלית או פרוטוקולים לשינוי מפתח המוכיחים את זהות השולח (למשל, תחנת קרקע למטוסים) זה מבטיח כי מערכת ניהול הטיסה מקבלת פקודות רק משליטה אווירית או מרכזי תפעול מאומתים.

עקרונות אלה תואמים עם משולש אבטחת הסייבר הרחב הידוע כ-CIA (החומרה, אי-האינטגרליות, זמינות) ב-Avionics, זמינות היא לעתים קרובות העדיפות הגבוהה ביותר, משום שהודעה של שליטה מונעת או מאוחרת עלולה להיות קטסטרופלית, לכן, יש לתכנן את יישום ההצפנה בקפידה כדי להציג שקיפות מינימלית ולא לחסום הודעות בטיחות לגיטימיות - אתגר שמפריד בין תעשיות רבות אחרות.

מסגרת התפטרות וסטנדרטים של Governing הצפנה ב Avionics

הצפנה של Avionics אינה קיימת בוואקום; היא מוסדרת בקפידה על מנת להבטיח ביצועים חקוניים ומבצעים לא בטוחים.המסמכים העיקריים השולטים כוללים:

  • (FLT:0)RTCA DO-326A / ED-202AveFLT) 1 - Defines את תהליך האבטחה של ערך האוויר עבור כל מערכות אלקטרוניות באוויר, זה דורש כי אלגוריתמים הצפנה יועדו, כי המפתחות מנוהלים תחת פיקוח קפדני של גישה, וכי המערכת נשארת בטוחה גם אם ההצפנה לא תכשל.
  • (FLT:0)RTCA DO-356A / ED-203AveFLT) 1 - מספק שיטות מפורטות לניתוח אבטחה, כולל ניתוח עץ איום והערכה סיכון של נקודות קריפטוגרפיים.
  • (FLT:0FAA Advisory Circular AC 20186FIRLT:1) מציע הדרכה לדרישות אבטחת סייבר עבור מטוסים קטגוריה תחבורה.
  • (FLT:0)NIST SP 800-175BFLT:1) - בעוד שלא ספציפית לתעופה, פרסום זה מנחה סוכנויות פדרליות בארה"ב על בחירת אלגוריתמים קריפטוגרפיים.מעצבי אביניקה מתייחסים אליו לעתים קרובות כדי לבחור אלגוריתמים העומדים בדרישות כוח אבטחה (למשל, AES-256, SHA-384).

רשויות הסמכה גם מחייבות כי יישום הצפנה יהיה מלא אימות.זה אומר כי החומרה והתוכנה ביצוע הצפנה חייב להיות מפותח תחת DO-178C (תוכנות) או תהליכי DO-254 (המחשבה) עם מעקבות מעיצוב למבחן.מערך השערים בר-השגה שדה (FPGA) יישום של AES או ECC נפוצים כי הם מאפשרים בדיקה קפדנית ותזמון מכריע.

תקני ניהול מרכזיים

הצפנה היא רק חזקה כמו המפתחות להגן עליה.תעשיית התעופה פיתחה פרוטוקולים ניהול מפתח באמצעות סטנדרטים כגון ARINC 666 (הפצה אלקטרונית של תוכנה ונתונים) ו- AeroMACS (מערכת תקשורת סלולרית אווירית ניידת) תקן אבטחה. מסגרות אלה מתארות כיצד מפתחות סימטריים ואסימטריים נוצרים, מופצות, מסובבים, נהרסים לאורך כל החיים של מטוס ייצור - החל מפירוק ועד פירוק.

טכניקות הצפנה מתפרצות בסביבה של Avionics

מטוסים מודרניים מעסיקים שילוב של סימטרי ו-Aסימטרית סוויטות הצפנה כדי לאזן את המהירות ואת הביטחון.

הצפנה סימפונית

אלגוריתמים סיממטריים משתמשים באותו מפתח סודי עבור הצפנה ופענוח.הם מהירים מאוד - לעתים קרובות להשיג באמצעות לוח ב-Gangabits בטווח השני על חומרה ייעודית - מה שהופך אותם אידיאליים עבור אוטובוסים נתונים במהירות גבוהה בתוך מטוס.האלגוריתם ה- סימטרי ביותר ב-Avionics הוא FLT:0 Advanceded הצפנה סטנדרטי (AES) CMCR עם 256-ASTS (ASTS) משמש לעתים קרובות חסימתין אבטחה חיצונית של מצלמות אבטחה).

Aסימטרי (Public-Key) הצפנה

הצפנה אסימטרית משתמשת בזוג מפתחות הקשורים מתמטית - מפתח ציבורי שניתן לשתף בו בגלוי ומפתח פרטי נשמר בסוד על ידי הבעלים.זה איטי יותר מבחינה חישובית מאשר הצפנה סימטרית, ולכן הוא שמור בעיקר לחילופי מפתח וחתימות דיגיטליות ולא הצפנה של נתונים מרובים.אלפלסטיק קריפטוגרפיה (ECC) הפך את השיטה הסימטרית ב avionics בגלל גודל המפתח הקטן והנמוך יותר של תוכנת ה-CC עבור רזולוציה של ®Led, בדרך כלל, באמצעות ®RCC (RCC) באמצעות ®RCC).

גישות היברידיות

מערכות איוטוניות מעשיות כמעט תמיד לאמץ מודל היברידי: אלגוריתם סימטרי מהיר (AES-256GCM) מצפין את הנתונים האמיתיים, בעוד פרוטוקול הסכם מפתח אסימטרי (ECDHE – אליפותטי קירב דיפי-הלמן אפסי) מבסס את מפתח הפגישה הסימטרי.

אתגרים: אמת-זמן קונסטרינטים, עצלות ודטרנטיניזם

מערכות Avionics פועלות בהתאם לדרישות בזמן אמתיות קפדניות.לאה של בקרת טיסה עשויה להיות תקציב של רק כמה שניות.הוספת הצפנה ופענוח - לצד הדור של תג אימות - אסור להפר את המועדים האלה.מפתחים להתמודד עם מספר אתגרים ספציפיים:

  • (FLT:0) עיכוב אלגוריתמי:FLT:1 ; AES-GCM מאיצים יכולים לעבד נתונים בכמה מיקרו-שניות, אך יישום תוכנה על מעבדים למטרות כלליות עשוי להציג Jitter. ספקים רבים avionics להשתמש במעבדים קריפטוגרפיים ייעודיים או ליבות FPGA IP עם דטדנטית.
  • (FLT:0Key retrieval:FLT:1 במחשב רב-core avionics, מחיצות שונות עשויות לדרוש מפתחות עבור זרימת נתונים שונים. Secure key Storage (למשל, בתוך מודול אבטחת חומרה רב-תחומי) חייב לאפשר גישה מהירה ללא היערכות של בידוד.
  • עלות הסמכה:0(FLT:1) כל שינוי לספרייה קריפטוגרפית או בלוק חומרה עשוי לדרוש תיקון מחדש.זה מעלה ספקים להשתמש ליבות מבוזרות מבוססות היטב, דו-254-qualified ליבות קריפטו מאשר אלגוריתמים חדשניים, פחות מוכחים.
  • (FLT:0) חזרה לאחור תאימות: מטוס 1FLT 1 עם חיי שירות 30 שנים עשוי להיות צורך לשתף פעולה עם מערכות חדשות יותר אשר לאכוף את ההצפנה.

כדי לטפל בנושאים אלה, התעשייה פיתחה פרוטוקולים ממוטבים כגון FLT:0 (IPsec עם ESPigFLT:1 (הרחבת תשלום אבטחה) עבור רשתות מקוטבות באוויר, ו-FLT:2ARINC 615A-3FLT 3FLT 3) , אשר תומכים במסכת נתונים מוצפנת.

עקבו אחרי Data In Motion and at Rest

הצפנה ב-Avionics חייבת להגן על נתונים משני תחומים: במעבר מעל קישורים לתקשורת, ובמנוחה בתוך קבצים או יומני מאוחסנים.

נתונים ב- Motion

קישורים נתונים אלחוטיים - כולל VHF Data Link (VHF DL), SATCOM (Inmarsat, Iridium), ו- AeroMACS - הם מטרות ברורות עבור ניכוי.כל הודעות מודרניות של בטיחות שנשלחות על קישורים אלה מוצפנים באמצעות פרוטוקולים כגון ARINC 823 (רשת תקשורת וירטואלית) או TLS 1.3 עם סוויטות מיוחדות על גבי טבלאות כגון הגנה פיזית (RD) אופציונלית) ל-Dlinked to axed to a אופציונלית, כמו גם כן, חסינהוגנית).

נתונים במנוחה

מחסני מטוסים רגישים: קולט קולי תא הטייס (CVR) ורשומות נתונים לטיסה (FDR) ארכיונים, מסדי נתונים של תיקי טיסה אלקטרוניים, יומני תחזוקה, ונתוני נוסעים מגולפים כעת באמצעות הצפנה ברמת הקובץ או ברמת הדיסק (למשל, AES-256-XTS, מצב המיועד לאחסון).

הנחיות עתידיות: Post-Quantum Cryptography ומודולים אבטחה קשיחים

בעוד ש- AES-256 ו- ECC-521 מספקים אבטחה חזקה, הופעתה של מחשבים קוונטיים מאיימת על היסודות המתמטיים של תוכניות ציבוריות-קיות כמו RSA ו- ECC. אלגוריתם של שאור יכול לגרום באופן תיאורטי למספרים גדולים או לטבוליטציות דיסקרטיות ביעילות, ובכך שובר הצפנה סימטרית בשימוש בחילופי מפתח וחתימות.תעשיית התעופה כבר משתתפת ב-CDC-CDC של NIST.

אלגוריתמים מועמדים כגון:0 (CrySTALS-KyverphFLT) 1:1 (השבחת מפתח) ו-FLT:2CrySTALS-DilithiumFLT 3 (חתימות דיגיטליות) מוערכים עבור הביצועים שלהם על חומרה מוטבעת (Cyber) , בדיקות מוקדמות מראות כי קירבר יכול להציע מהירות דומה ל- ECC על פלטפורמות FPGA, אך דורשות קוונטיות יותר.

מודולים אבטחה קשיחים (HSMs) גם הופכים סטנדרטיים. אלה tamper-resistant שבבי לאחסן מפתחות קריפטוגרפיים, לייצר מספרים אקראיים, ו offload הצפנה / פעימה כדי להגן מפני התקפות צד (ניתוח כוח, emanations אלקטרומגנטיים). ARINC 655 הוא טיוטה סטנדרטי עבור ממשק HSM באוויר, ולהגדיר כיצד מחשבים בקרה וכרטיסים יכולים לבקשה Cryptoly פתרונות קרוב לרכיב אבטחה (Ric) קרוב לכל רכיב רגיש (Ricial) המכיל נתונים מאובטח (Ricial) קרוב ל-ReSM).

משאבים חיצוניים וקריאה נוספת

למידע טכני עמוק יותר, מומלץ מקורות סמכותיים הבאים:

  • RTCA SC-216:0 ,RTCA DO-326A / DO-356A סטנדרטי פורטלים של ההרחבה 1
  • תלמוד בבלי:0) ,1924 Cybersecurity GuidanceFLT 1
  • (ב) ,0) ↑ ,9.
  • EUROCAE:0 (ED-202 / ED-203) תקני אבטחת סייבר
  • פעילות התעשייה של ARINC:0 (ARINC 823 ו-666 מפרטים FLT:1

מסקנה

הצפנה של נתונים היא עמוד לא ניתן להשגה של אבטחת סייבר של avionics. זה מבטיח כי כמויות עצומות של מידע ביקורתי בטיחותי זורם באמצעות מטוסים מודרניים נשאר חסוי, שלם ואותנטיות. מ AES-256-GCM מצפין נתונים בזמן אמת חיישן זמן אמת לחילופי מפתח של ECDH הקובעים קישורים לווייניים מאובטחים, הצפנה זורקת בקפידה לתוך הבד של מטוסים קפדניים תחת פיקוח מדויק על פני מציאות, ופתרונות מתקדמים, הם אתגרים של אלגוריתם ניהול חומרה.

ככל שהאיומים מתפתחים, תעשיית התעופה חייבת להישאר פרואקטיבית – החלת תוכניות קוונטיות היברידיות, הנוקשות HSMs וטיפוח שיתוף פעולה בסטנדרטים בינלאומיים.המטרה הסופית ברורה: להגן הן על יכולת צוות הטיסה לשלוט במטוס והן על האמון של הנוסעים בבטיחות של נסיעות אוויר. מוצפן אינו רק פרט טכני; הוא גורם בסיסי יותר של אבטחה מודרנית.