Diseño y simulación firmware de una transmisión de squitters en modo S encriptados mediante RSA

Abstract

Este proyecto presenta el diseño y desarrollo de un sistema de comunicación basado en protocolo IFF (Identification Friend or Foe). IFF es un sistema de identificación criptográfica utilizado tanto en el campo civil como militar. En el campo civil se utiliza para controlar el tráfico aéreo, mientras que en el militar su función es la de distinguir los vehículos enemigos de los que no lo son. Este proyecto diseña y desarrolla en concreto la transmisión y recepción de squitters encriptados, la encriptación se lleva a cabo mediante un sistema criptográfico de clave asimétrica basado en el algoritmo RSA. Mediante el uso de una FPGA desarrollado en lenguaje de descripción HW VHDL se simula la comunicación entre dos equipos basados en protocolo IFF, en particular la transmisión de squitters en modo S, formado por un preámbulo y un conjunto de datos encriptados. La parte del interfaz con el usuario se realiza mediante dos microcontroladores conectados a la FPGA por dos puertos series. Un microcontrolador simula la aeronave, ofreciendo un control de todos los parámetros del vehículo al usuario mediante una pantalla táctil, el otro microcontrolador simula la estación terrestre, el cual está conectado vía ethernet, para ofrecer una visualización de todas las aeronaves del espacio aéreo en una página web dinámica. Como líneas futuras del proyecto, se realiza el estudio y diseño en una PCB de las etapas de transmisión y recepción del equipo, con el objetivo de conseguir una transmisión vía RF.

This project aims to present the design and development that takes place in a communication system based on the IFF (Identification Friend or Foe) protocol. IFF is a cryptographic identification system used in both civil and military fields. In the civilian field it is used to control air traffic, while in the military field its function is to distinguish enemy vehicles from non-enemy vehicles. This project specifically designs and develops the transmission and reception of encrypted squitters, the encryption is carried out using an asymmetric key cryptographic system based on the RSA algorithm. Using a FPGA and developing in Very High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language (VHDL) description language, the communication between two devices based on IFF protocol is simulated, in particular the transmission of S-mode squitters, consisting of a preamble and a set of encrypted data. The user interface part is composed by two microcontrollers connected to a FPGA mentioned before via two serial ports. One microcontroller simulates the aircraft, simulating a user control via a touch screen, the other microcontroller simulates the ground station, which is connected via ethernet, to provide a visualization of all airspace aircraft on a dynamic web page. Aiming for the future, the analysis and design of the equipment's transmission and reception stages will take place in a PCB , with the objective of achieving a transmission via RF.

Aquest projecte presenta el disseny i desenvolupament d'un sistema de comunicació basat en protocol IFF (Identification Friend or Foe). IFF és un sistema d'identificació criptogràfica utilitzat tant en el camp civil com militar. En el camp civil s'utilitza per controlar el trànsit aeri, mentre que en el militar la seva funció és la de distingir els vehicles enemics dels que no ho són. Aquest projecte dissenya i desenvolupa en concret la transmissió i recepció de squitters encriptats, l'encriptació es porta a terme mitjançant un sistema criptogràfic de clau asimètrica basat en l'algoritme RSA. Mitjançant l'ús d'una FPGA desenvolupat en llenguatge de descripció HW VHDL es simula la comunicació entre dos equips basats en protocol IFF, en particular la transmissió de squitters en mode S, format per un preàmbul i un conjunt de dades encriptades. La part de la interfície amb l'usuari es realitza mitjançant dos microcontroladors connectats a la FPGA per dos ports sèries. Un microcontrolador simula l'aeronau, oferint un control de tots els paràmetres de el vehicle a l'usuari mitjançant una pantalla tàctil, l'altre microcontrolador simula l'estació terrestre, el qual està connectat via ethernet, per oferir una visualització de totes les aeronaus de l'espai aeri en una pàgina web dinàmica. Com a línies futures de el projecte, es realitza l'estudi i disseny en una PCB de les etapes de transmissió i recepció de l'equip, amb l'objectiu d'aconseguir una transmissió via RF.