Cybersikkerhedstest på ISS

Et kompakt eksperiment, der sigter på at forbedre cybersikkerheden til fremtidige rummissioner, er operationelt i Europas Columbus-modul på den internationale rumstation, kører delvist på en Raspberry Pi Zero-computer, der koster blot et par euro.

"Vores CryptIC-eksperiment tester teknologiske løsninger for at gøre krypteringsbaseret sikker kommunikation mulig til selv de mindste rummissioner, " forklarer ESA's software produktgarantiingeniør Emmanuel Lesser. "Dette er almindeligt på jorden, ved hjælp af for eksempel symmetrisk kryptering, hvor begge sider af kommunikationsforbindelsen deler den samme krypteringsnøgle.

"I kredsløb har problemet været, at rumstrålingseffekter kan kompromittere nøglen i computerhukommelsen og forårsage 'bit-flips'." Dette forstyrrer kommunikationen, da nøglen på jorden og den i rummet ikke længere matcher. Indtil nu havde dette været et problem, der kræver dedikerede – og dyre – radhærdede enheder at overvinde."

Satellitter i kredsløb om Jorden kan være fysisk fjerntliggende, men stadig potentielt sårbar over for hacking. Indtil for nylig gik de fleste satellitsignaler ukrypteret, og dette gælder for mange af de mindste, billigste missionstyper, såsom miniature CubeSats

Men da tjenester leveret af satellitter af alle størrelser udgør et stigende element i hverdagen, interessen for sikret satellit-cybersikkerhed vokser, og et fokus på ESA's nye teknologistrategi for novembers Space19+ ministerråd.

Kryptisk, eller Cryptography ICE Cube, - den beige boks mod toppen af ​​billedet, har været en billig udvikling, udviklet internt af ESA's Software Product Assurance-sektion og fløjet på ISS som en del af tjenesten International Commercial Experiments - forkortet ICE Cubes. ICE Cubes tilbyder hurtig, enkel og overkommelig adgang til forsknings- og teknologieksperimenter i mikrotyngdekraft ved hjælp af kompakte terninger. CryptIC måler kun 10x10x10 cm.

"En stor del af eksperimentet er afhængig af en standard Raspberry Pi Zero-computer, " tilføjer Emmanuel. "Denne billige hardware flyver mere eller mindre præcis, som vi købte den; den eneste forskel er, at den har skullet dækkes med en "konform" plastbelægning, at opfylde standard ISS sikkerhedskrav."

Orbitaleksperimentet drives ganske enkelt via en bærbar computer på ESA's tekniske center ESTEC i Holland, rutes via ICE Cubes-operatøren, Space Applications Services i Bruxelles.

"Vi tester to relaterede tilgange til krypteringsproblemet for ikke-rad-hærdede systemer, " forklarer ESA Young Graduate Trainee Lukas Armborst. "Den første er en metode til at ombytte krypteringsnøglen, hvis den bliver ødelagt. Dette skal gøres på en sikker og pålidelig måde, for at gendanne det sikre link meget hurtigt. Dette er afhængigt af en sekundær fall-back basenøgle, som er tilsluttet hardwaren, så den ikke kan kompromitteres. Imidlertid, denne hardwareløsning kan kun udføres for et begrænset antal nøgler, reducerer fleksibiliteten.

"Den anden er en eksperimentel hardware-rekonfigurationstilgang, som kan genoprette hurtigt, hvis krypteringsnøglen er kompromitteret af strålingsudløste hukommelses-'bit-flips'. En række mikroprocessorkerner er inde i CryptIC som kan tilpasses, feltprogrammerbare gate arrays (FPGA'er), frem for faste computerchips. Disse kerner er redundante kopier af samme funktionalitet. Derfor, hvis en kerne svigter, kan en anden træde ind, mens den defekte kerne genindlæser sin konfiguration, derved reparerer sig selv."

Derudover bærer nyttelasten et kompakt 'floating gate'-dosimeter til at måle strålingsniveauer, der er udviklet i fællesskab af CERN, Den Europæiske Organisation for Nuklear Forskning, som led i en bredere samarbejdsaftale

Og som gæst nyttelast, en række computer flash-hukommelser bliver evalueret for deres orbitale ydeevne, en opfølgende version af ESA's "Chimera"-eksperiment, som fløj på sidste års GomX-4B CubeSat.

Eksperimentet fik sin ISS-manderede elektromagnetiske kompatibilitetstest udført i ESTEC's EMC Laboratory.

"CryptIC har nu afsluttet idriftsættelsen og returnerer allerede strålingsdata, bliver delt med vores CERN-kolleger, " tilføjer Emmanuel. "Vores krypteringstest skal begynde om et par uger, når vi har automatiseret driftsprocessen, og forventes at køre kontinuerligt i mindst et år."