Secure and Reliable Communication Protocols in Industrial IoT Networks

Resumen

La seguridad y fiabilidad en los protocolos de red han sufrido una gran transformación en los últimos anos de la mano de nuevas arquitecturas de red como las redes industriales de dispositivos del Internet de las Cosas (Internet of Things, IoT), que han hecho aparecer nuevos paradigmas de comunicaciones como las redes descentralizadas de Blockchain. Estas redes suponen un avance sustancial en cuanto a la seguridad de los sistemas se refiere, pero sin descuidar a la seguridad física de los dispositivos IoT, los cuales, han de ser protegidos con elementos de seguridad hardware. Así, la aplicación conjunta de tecnologías de Blockchain con la seguridad hardware se muestra imprescindible en estas nuevas arquitecturas. Esta tesis doctoral es el resultado de la investigación realizada sobre estas tecnologías y su aplicación en entornos industriales de IoT. En la misma se describe la integración de las tecnologías de Blockchain y de dispositivos de seguridad hardware, señalando qué protocolos y qué requisitos son los necesarios para llevar a cabo una integración exitosa. Seguidamente, se ha investigado la aplicación de Blockchain y de los elementos de seguridad hardware en entornos virtualizados, aplicándolos a las arquitecturas basadas en microservicios. El uso de Blockchain en redes industriales de IoT introduce nuevos conceptos como son los Oráculos, estas entidades proveen información veraz a la red de Blockchain. Este concepto se discute en esta tesis, donde se propone un diseño usando una plataforma hardware de dos núcleos aislando uno de ellos para la ejecución de un entorno seguro. El prototipo se demuestra en un caso de uso relacionado con la cadena logística del vino. Finalmente, se expone un caso de uso, simulando una ”smart grid” donde diferentes entidades intercambian certificados de energía verde sin la intervención de terceros, automatizando procesos a través de ”smart contracts”. La investigación se ha realizado bajo un contrato doctoral en las instalaciones de Infineon Technologies AG, en su sede principal de Múnich, Alemania.