Propuesta de esquemas criptográficos y de transmisión para arquitecturas LPWAN en eHealth

Abstract

El desarrollo exponencial de las tecnologías del Internet de las Cosas (IoT) no tiene precedentes. Actualmente, estas tecnologías están integradas en casi todas las áreas de la ciencia y la vida cotidiana, destacando en sectores críticos como el área de la salud. En estos entornos, los dispositivos IoT, generalmente con recursos computacionales muy limitados, procesan información altamente sensible, incluyendo signos vitales e información médica. Por lo tanto, es imperativo estudiar medidas que garanticen la fiabilidad de las comunicaciones y la seguridad de la información en estas aplicaciones. Se implementaron y evaluaron algoritmos criptográficos como Ascon-128a para criptografía simétrica y secp256r1 para criptografía asimétrica, utilizando microcontroladores de bajo consumo, como el ESP32 y ATMEGA328P. Estas pruebas experimentales fueron complementadas con simulaciones detalladas para medir su rendimiento, consumo de memoria y resistencia a ataques de canal lateral. Además, se evaluaron esquemas de transmisión en redes LPWAN mediante simulaciones Monte Carlo, con el fin de garantizar la confiabilidad de las comunicaciones en entornos eHealth. Se midió la probabilidad de interrupción bajo diversas condiciones de canal, utilizando técnicas de redundancia y codificación para optimizar la transmisión de datos. Los resultados mostraron que la implementación combinada de Ascon-128a y secp256r1 es viable para proteger y encadenar la información en dispositivos de recursos limitados, garantizando la confiabilidad, la integridad y la autenticidad de los datos transmitidos. Este enfoque se presenta como una solución robusta y realista para mitigar los riesgos inherentes a la seguridad en dispositivos IoT de recursos limitados. Los esquemas de transmisión con codificación lograron una cobertura de hasta 16,1 km, duplicando el alcance en comparación con transmisiones sin redundancia y superando al mejor esquema de replicas idénticas por 1,9 km. Además, se abordaron las vulnerabilidades inherentes a los dispositivos IoMT, proponiendo el uso de blockchain para mitigar los principales vectores de ataque.