Keeping connected without the Internet backbone

Abstract

Store deler av dagens digitale kommunikasjon er avhengig av en eller flere sentrale enheter som kan sørge for sikker kommunikasjon. Slike enheter er ofte utilgjengelige når internett er utilgjengelig. Utilgjengeligheten kan skyldes mangel på dekning, naturkatastrofer som ødelegger infrastruktur i nettverket, eller overbelastning i nettverket grunnet mye trafikk. Dette gjør det vanskelig å sette opp sikker digital kommunikasjon selv mellom enheter som befinner seg i nærheten av hverandre. Målet med denne masteroppgaven er å designe og implementere et system som lar enheter i nærheten av hverandre kommunisere sikkert selv når internett er utilgjengelig.

Det foreslåtte systemet består av tre deler. For å opprette forbindelse bruker løsningen Wi-Fi i infrastruktur modus. For å holde oversikt over brukerne i nettverket har systemet en trygg løsning for å lagre offentlige nøkler sammen med brukernavn. Dette gjør at brukere i løsningen kan autentisere hverandre uten en tredjepart. Denne autentiseringsløsningen er hovedbidraget i masteroppgaven. Systemet har også metoder for å sette opp sikker kommunikasjon med gjensidig autentisering.

Systemet er implementert i en applikasjon som gjør det mulig å måle ytelsen og sikkerheten til systemet. Resultatene fra disse målingene brukes til å diskutere den foreslåtte løsningen.

Most digital communication today relies on central entities to provide secure communication. However, these central entities may not be available when the Internet is unavailable due to lack of reception in remote areas, natural disasters destroying network infrastructure, or congestion due to large amounts of traffic. This causes secure communication even among users in the vicinity of each other to become a challenge. The goal of this master thesis is to design and implement a solution that enables peers within the vicinity of each other to communicate securely without a connection to the Internet backbone.

The proposed solution is threefold. First, the solution uses access points running Wi-Fi in infrastructure mode to enable users to communicate. To manage users in an offline environment, the system provides a solution based on public key infrastructure that lets all the users reach an agreement on which username belongs to which public key. This enables authentication without a third party. The system for authentication is the main contribution of the thesis. Finally, the solution lets users set up secure communication channels using mutual authentication to exchange data securely.

The proof of concept application makes it possible to measure the performance and security of the application. The results from these measurements are then discussed to evaluate the proposed solution.