ISS dostanie szyfrowaną komunikację. Raspberry Pi pracuje na orbicie

ISS ma spory problem komunikacyjny. Szyfrowana komunikacja jest standardem na Ziemi, ale na orbicie wcale nie jest to oczywiste.

Wysoki poziom promieniowania elektromagnetycznego Słońca i ciągłe bombardowanie cząsteczkami utrudnia pracę standardowych komputerów. Powszechne jest zjawisko bit flip – niekontrolowane przestawianie wartości bitów w pamięci. W takich warunkach używanie szyfrów jest niewykonalne. Klucze nadawcy i odbiorcy przestają do siebie pasować i trzeba wszystko zaczynać od początku.

Europejska Agencja Kosmiczna opracowała urządzenie, które być może zabezpieczy komunikację z Międzynarodową Stacją Kosmiczną. ISS łączy się z Ziemią drogą satelitarną. Ekranowane komputery są duże i drogie – są więc przynajmniej dwa powody, by nie montować ich na większości satelitów komunikacyjnych. Problem dotyczy nie tylko ISS. W nowoczesnym przemyśle także rośnie zainteresowanie komunikacją satelitarną.

ESA rozpoczyna testy swojego urządzenia kryptograficznego, korzystając z komercyjnej usługi ICE Cubes. Kostka poleciała na orbitę w kwietniu podczas misji NG-11. Obecnie jest zainstalowana w laboratorium Kolumba na ISS i jest kontrolowana z laboratorium w Brukseli.

Najważniejszy jest niski koszt szyfrującego ICE Cube. To po prostu Raspberry Pi w obudowie z tworzywa sztucznego. Nie przepadną miliony euro, jeśli taki moduł zostanie uszkodzony. Na Ziemi kostka jest kontrolowana ze zwykłego laptopa.

Raspberry Pi nie jest maszyną odporną na promieniowanie słoneczne, ale klucz szyfrowania nie musi być przechowywany w pamięci w postaci ulotnych bitów. ESA eksperymentuje z nowymi metodami wymiany kluczy. Raspberry Pi będzie towarzyszyć klucz sprzętowy z liczbami zakodowanymi fizycznie. Ten klucz będzie używany do generowania nowych kluczy w czasie rzeczywistym. Jeśli więc któryś z kluczy zostanie uszkodzony, natychmiast zastąpi go nowy, a komunikacja nie zostanie opóźniona.

Ponadto ESA wykorzysta podłączony do Raspberry Pi moduł z FPGA (bezpośrednio programowalna macierz bramek logicznych). Z pomocą macierzy zostanie utworzona seria identycznych rdzeni, sprawdzających klucze szyfrowania. Jeśli jeden z rdzeni „oberwie” promieniowaniem i nie będzie mógł prawidłowo weryfikować kluczy, jego pracę przejmie kolejny. W międzyczasie uszkodzony rdzeń zostanie naprawiony i uruchomiony ponownie.

Na razie ESA zbiera dane z ICE Cube działającego na ISS. Informacje zostaną przeanalizowane przy współpracy z CERN-em. Bardziej złożone testy ruszą jeszcze w sierpniu. Kto by pomyślał, że Raspberry Pi rozwiąże tak poważny problem, jak szyfrowanie komunikacji na orbicie?