Kompression & Verschlüsselung
Jede produktive Jupiter wird mit ihrer Firmware in AES-256 verschlüsselt im Flash ausgeliefert und im Produktivmodus gesperrt, nicht im Entwicklermodus. Die Firmware kann nicht aus dem Gerät ausgelesen werden, und das Gerät kann nicht neu geflasht oder in ein anderes Setup rekonfiguriert werden, mit Ausnahme von Firmware-Updates, die von uns verschlüsselt sind. Alle Schlüsselmaterialien befinden sich in diesem verschlüsselten Flash, daher ist nichts Geheimes von der Hardware wiederherstellbar. AES-256 ist der Standard, dem weltweit für die sensibelsten Regierungsdaten vertraut wird; ein Brute-Force-Angriff darauf wird mit aktueller oder absehbarer Technologie für unmöglich befunden.
Das Flugprotokoll
Flüge werden über mehrere Datenschichten mit unterschiedlichen Raten aufgezeichnet, als Differenzen zwischen aufeinanderfolgenden Proben gespeichert, mit LZMA komprimiert, wenn die Aufzeichnung endet, und kryptografisch mit Ed25519 signiert – eine Signatur, die mit aktueller Technologie unmöglich zu fälschen ist – sodass jede Änderung an einem gespeicherten Flug vom Server erkannt werden kann. Das Ergebnis ist die .aclz-Flugdatei. Das vollständige Format, die Schichtstruktur und das Signaturschema haben ihre eigene Seite: ACL-Flugprotokollformat.
Kompression auf dem Gerät
Jupiter nutzt drei Kompressionstechniken, jede wo sie ihren Platz verdient. Delta-Kodierung speichert jede Probe als Änderung zur vorherigen, entfernt die natürliche Redundanz aus Sensorströmen, bevor sie ein Kompressor sieht. Keyframes halten die Daten in regelmäßigen Abständen in Schach. LZMA, die Algorithmenfamilie hinter 7-Zip, komprimiert das Flugprotokoll selbst; die Einstellung log_zlevel wählt den Aufwand aus – von Stufe 4, die einen typischen Flug in unter einer Sekunde beendet, über die Standardeinstellung 5, bis zur Stufe 9, die die letzten Bruchteile mit mehrfachem Kostenaufwand herauskitzelt. Da die Kompression nach der Landung und vor dem Upload erfolgt, ist der Kompromiss einfach die Upload-Größe gegen die Geschwindigkeit, mit der das Board wieder in der Luft ist. Deflate (zlib) behandelt Konsolen- und Diagnoseprotokolle, und alles unter ein paar Kilobyte wird unkomprimiert gesendet, da darunter der Overhead die Ersparnis übersteigt.
Kommunikationssicherheit
MQTT-Transport
Einstellungen, Regeln, Befehle und Status werden über MQTT übertragen, und jede Nutzlast in beide Richtungen ist mit AES-128 auf Anwendungsebene verschlüsselt mit einem frischen zufälligen Initialisierungsvektor pro Nachricht, sodass identische Nachrichten niemals identischen Chiffretext erzeugen. AES-128 hat keinen bekannten praktischen Angriff und wird mit aktueller Technologie für bruteforcesicher erachtet. Das Gerät lehnt jeden eingehenden Befehl ab, der nicht sauber entschlüsselt wird.
UDP-Transport
Live-Tracking und Flugprotokoll-Upload nutzen kompakte UDP-Datagramme, die für schwaches Signal konzipiert sind. Das Tracking-Beacon ist ein 50-Byte-Paket, das mit einem HMAC-SHA256-Authentifizierungstag aus dem gerätespezifischen Geheimnis versiegelt ist, sodass Positionen nicht gefälscht oder während der Übertragung verändert werden können. Ein HMAC-SHA256-Tag kann ohne das Geheimnis Ihres Geräts nicht erzeugt werden, und es existiert kein praktischer Angriff gegen das Schema. Flugprotokoll-Chunks tragen vollständigen Schutz: Jedes Datagramm ist mit AES-128 mit einem frischen IV verschlüsselt, mit dem gleichen gerätespezifischen HMAC-Schema authentifiziert und trägt einen CRC32 der Originaldaten, sodass jeder Chunk, den der Server akzeptiert, vertraulich, nachweislich von Ihrem Gerät und verifiziert Bit-für-Bit ist. Verlorene Chunks werden erneut angefordert; beschädigte oder gefälschte können niemals in Ihren Flug eingehen.
LoRa
Bei Verwendung unseres LoRa-Erweiterungsmoduls und weil LoRa-Frames Positionsdaten über einem offenen Funkband übertragen, erhalten sie vor der Freigabe denselben unzerbrechlichen Schutzstandard: pro Paket verschlüsselt und authentifiziert, sodass die Position einer Jupiter nur jemals von ihrem Besitzer lesbar und vertrauenswürdig ist.