Chat Criptografado: ESP-NOW, AES-256 e Segurança IoT

A comunicação seguraSegurança na Rede: Protegendo a Conexão Wi-Fi do ESP32Proteja a conexão Wi-Fi do ESP32 com dicas de criptografia, senhas fortes e monitoramento, garantindo segurança e integridade dos dados. entre dispositivos IoT é crítica em aplicações industriais, residenciais e de infraestrutura. O protocolo ESP-NOW do ESP32 permite transmissão📱 Controlador Universal para Experimentos FísicosDescubra o controlador ESP32 que revoluciona experimentos físicos integrando sensores, comunicação BLE e processamento em tempo real para educação STEM. direta (P2P) de baixa latência, mas sua segurança nativa é limitada. Este artigo detalha a implementação de um chat criptografado P2P usando AES-256, combinando conceitos avançados de criptografia, troca segura de chaves e otimização de pacotes. Você aprenderá desde a configuração do hardware📞 Interfone IP com Vídeo ChamadaDescubra como integrar interfone IP com vídeo chamada utilizando ESP32 para segurança residencial e corporativa, com streaming e criptografia avançada. até técnicas para garantir confidencialidade, integridade e resistência a ataques.

Sumário🔗

1. Arquitetura do Sistema🎥 Streaming Multicast 4K com ESP32Este tutorial detalha como transmitir 4K via multicast com ESP32-S3, abordando codecs e protocolos para baixa latência e alto desempenho.

2. ConfiguraçãoInstalando o Arduino IDE para ESP32 no macOSAprenda passo a passo a instalar e configurar o Arduino IDE no macOS para programar o ESP32. Siga dicas essenciais para solucionar problemas comuns. do ESP-NOW

3. Implementação da Criptografia AES-256🔒 Sistema de Bike Sharing com Trava EletrônicaDescubra como implementar um sistema de bike sharing com ESP32, integrando NFC, cobrança automática e recursos de segurança para cidades inteligentes.

4. Troca de Chaves Segura com Diffie-Hellman

5. Otimização📡 Drone FPV com Transmissão de Vídeo ao VivoEste tutorial técnico detalha a construção de um drone FPV com transmissão de vídeo, telemetria via MAVLink e otimizações de latência. de Pacotes

6. Implementação Prática💧 Sistema de Reúso de Água CinzaDescubra como implementar um sistema inteligente de reúso de água cinza com ESP32, monitoramento via sensores e integração IoT para sustentabilidade. do Chat

7. Testes de Segurança e DesempenhoDual-Core do ESP32: Como Funciona e BenefíciosDescubra como a arquitetura dual-core do ESP32 otimiza a performance em IoT e automação, distribuindo tarefas e gerenciando recursos com eficiência.

8. CódigoDesafios Práticos: Experimentando com Múltiplos LEDsAprenda a controlar múltiplos LEDs com ESP32 em projetos IoT. Descubra desafios práticos, montagem de circuitos, programação e efeitos visuais incríveis! Completo

9. Aplicações📞 Interfone IP com Vídeo ChamadaDescubra como integrar interfone IP com vídeo chamada utilizando ESP32 para segurança residencial e corporativa, com streaming e criptografia avançada. e Conclusão

Arquitetura do Sistema🔗

O sistema consiste em dois ou mais ESP32 comunicando-se via ESP-NOW, com múltiplas camadas de segurançaSegurança em MQTT: Autenticação e Criptografia no ESP32Descubra como proteger conexões MQTT em aplicações IoT com ESP32, implementando autenticação e criptografia TLS para segurança máxima.:

Fluxo de Comunicação:

1. Handshake inicial via canal secundário (ex: BluetoothControle de Dispositivos com ESP32 via BluetoothDescubra como controlar dispositivos com ESP32 via Bluetooth em projetos IoT. Aprenda a configurar circuitos e programar funcionalidades de automação.) para troca de chaves Diffie-Hellman.

2. Derivação da chave AES-256🔒 Sistema de Bike Sharing com Trava EletrônicaDescubra como implementar um sistema de bike sharing com ESP32, integrando NFC, cobrança automática e recursos de segurança para cidades inteligentes. compartilhada.

3. Cifragem da mensagem + cálculo♻ Medidor de Pegada de Carbono em EdifíciosDescubra como integrar hardware, sensores e algoritmos avançados para reduzir emissões de CO₂ e otimizar energia em edifícios com ESP32. do HMAC.

4. Transmissão📱 Controlador Universal para Experimentos FísicosDescubra o controlador ESP32 que revoluciona experimentos físicos integrando sensores, comunicação BLE e processamento em tempo real para educação STEM. do pacote via ESP-NOW.

5. Verificação do HMAC e decifragem no receptor.

Configuração do ESP-NOW🔗

Passo a Passo:

1. Inicialize o ESP32O que é o ESP32: Introdução e Conceitos BásicosDescubra como o ESP32 revoluciona a automação e IoT com dicas práticas e projetos que transformam sua casa conectada. Domine a tecnologia! em modo estação (WIFI_STA).

2. Configure o ESP-NOW com callbacks para envio/recepção.

#include <esp_now.h>
#include <WiFi.h>
// Callback de envio
void OnDataSent(const uint8_t *mac_addr, esp_now_send_status_t status) {
  Serial.println(status == ESP_NOW_SEND_SUCCESS ? "Sucesso" : "Falha");
}
// Callback de recepção
void OnDataRecv(const uint8_t *mac, const uint8_t *data, int len) {
  Serial.printf("Pacote recebido (%d bytes)\n", len);
}
void setup() {
  WiFi.mode(WIFI_STA);
  esp_now_init();
  esp_now_register_send_cb(OnDataSent);
  esp_now_register_recv_cb(OnDataRecv);
}

Funcionamento:

• Modo P2P: Elimina a necessidade de roteadores.
• MTU de 250 bytes: Exige fragmentação inteligente de dados.

Implementação da Criptografia AES-256🔗

Biblioteca mbedtls:

#include <mbedtls/aes.h>
void encryptAES(const uint8_t* key, const uint8_t* plaintext, uint8_t* ciphertext, size_t len) {
  mbedtls_aes_context aes;
  mbedtls_aes_init(&aes);
  mbedtls_aes_setkey_enc(&aes, key, 256);
  uint8_t iv[16] = {0}; // Vetor de inicialização
  size_t iv_offset = 0;
  mbedtls_aes_crypt_ctr(&aes, len, &iv_offset, iv, (uint8_t*)plaintext, ciphertext);
  mbedtls_aes_free(&aes);
}

Princípios Chave:

• Modo CTR: Permite descriptografia paralela e evita padding.
• IV Único: Previne ataques de repetição.
• HMAC-SHA256: Adicione um HMAC para garantir integridade (exemplo abaixo).

#include <mbedtls/sha256.h>
void generateHMAC(const uint8_t* key, const uint8_t* data, size_t len, uint8_t* hmac) {
  mbedtls_sha256_hmac(key, 32, data, len, hmac, 0);
}

Troca de Chaves Segura com Diffie-Hellman🔗

Implementação do DH com mbedtls:

#include <mbedtls/dhm.h>
void generateDHKeyPair(uint8_t* publicKey, size_t* publicKeyLen) {
  mbedtls_dhm_context dhm;
  mbedtls_dhm_init(&dhm);
  // Usando grupo primo do NIST (2048 bits)
  const char* prime = "FFFFFFFFFFFFFFFFC90FDAA22168C234C4C6628B80DC1CD1"
                     "29024E088A67CC74020BBEA63B139B22514A08798E3404DD"
                     "EF9519B3CD3A431B302B0A6DF25F14374FE1356D6D51C245"
                     "E485B576625E7EC6F44C42E9A637ED6B0BFF5CB6F406B7ED"
                     "EE386BFB5A899FA5AE9F24117C4B1FE649286651ECE65381";
  mbedtls_mpi_read_string(&dhm.P, 16, prime);
  mbedtls_dhm_make_public(&dhm, 256, publicKey, *publicKeyLen, mbedtls_ctr_drbg_random, NULL);
  mbedtls_dhm_free(&dhm);
}

SegurançaSegurança em MQTT: Autenticação e Criptografia no ESP32Descubra como proteger conexões MQTT em aplicações IoT com ESP32, implementando autenticação e criptografia TLS para segurança máxima.:

• Gere números aleatórios via hardware📜 Quadro Digital com Tela E-Ink de 32 PolegadasDescubra como combinar eficiência energética, tecnologia E-Ink e ESP32 para criar quadros digitais, dashboards interativos e arte generativa com soluções IoT. (RNG do ESP32).
• Renove chaves periodicamente (ex: a cada 100 mensagens).

Otimização de Pacotes🔗

Estrutura eficiente para transmissão📱 Controlador Universal para Experimentos FísicosDescubra o controlador ESP32 que revoluciona experimentos físicos integrando sensores, comunicação BLE e processamento em tempo real para educação STEM.:

Técnicas:

1. Compressão📡 Drone FPV com Transmissão de Vídeo ao VivoEste tutorial técnico detalha a construção de um drone FPV com transmissão de vídeo, telemetria via MAVLink e otimizações de latência. LZ4: Reduza o tamanho antes de cifrar.

2. Fragmentação: Divida pacotes grandes em chunks de 250 bytes.

3. Cache de Sessão: Mantenha chaves ativas para evitar renegociações frequentes.

Implementação Prática do Chat🔗

Envio de Mensagem Criptografada:

void sendEncryptedMessage(const uint8_t* peerMac, const char* message, const uint8_t* key) {
  uint8_t ciphertext[strlen(message)];
  encryptAES(key, (uint8_t*)message, ciphertext, strlen(message));
  uint8_t hmac[32];
  generateHMAC(key, ciphertext, sizeof(ciphertext), hmac);
  uint8_t packet[sizeof(hmac) + sizeof(ciphertext)];
  memcpy(packet, hmac, sizeof(hmac));
  memcpy(packet + sizeof(hmac), ciphertext, sizeof(ciphertext));
  esp_now_send(peerMac, packet, sizeof(packet));
}

Recepção e Validação:

void OnDataRecv(const uint8_t *mac, const uint8_t *data, int len) {
  uint8_t receivedHmac[32];
  memcpy(receivedHmac, data, 32);
  uint8_t computedHmac[32];
  generateHMAC(sharedKey, data + 32, len - 32, computedHmac);
  if (memcmp(receivedHmac, computedHmac, 32) == 0) {
    uint8_t plaintext[len - 32];
    decryptAES(sharedKey, data + 32, plaintext, len - 32);
    Serial.printf("Mensagem: %s\n", plaintext);
  } else {
    Serial.println("HMAC inválido - descartando pacote");
  }
}

Testes de Segurança e Desempenho🔗

Testes de Segurança:

• Eavesdropping: Use um sniffer WiFiConfigurando IP Estático e Dinâmico no ESP32 via Wi-FiEste tutorial detalha como configurar IP estático e dinâmico no ESP32 via Wi-Fi, garantindo comunicação estável e integração perfeita em projetos IoT. para capturar pacotes. Dados devem ser indistinguíveis de aleatórios.
• Replay Attack: Reenvie pacotes capturados. O sistema deve rejeitar HMAC duplicados.
• Tampering: Modifique um byte no ciphertext. O HMAC deve falhar.

Benchmark de Desempenho:

Código Completo🔗

#include <esp_now.h>
#include <mbedtls/aes.h>
#include <mbedtls/sha256.h>
uint8_t sharedKey[32] = { /* Chave derivada via DH */ };
void setup() {
  // Configuração inicial (vide seção Configuração do ESP-NOW)
}
void loop() {
  // Exemplo de envio
  if (Serial.available()) {
    String message = Serial.readString();
    sendEncryptedMessage(broadcastMac, message.c_str(), sharedKey);
  }
}

Aplicações e Conclusão🔗

Aplicações Práticas:

• Controle remotoControle Remoto de Eletrodomésticos via Wi-Fi e ESP32Aprenda a controlar eletrodomésticos via Wi-Fi usando o ESP32. Tutorial completo com montagem, código e dicas de segurança para automação residencial. seguro de dispositivos industriais.
• Sistemas de alarme residencial à prova de spoofing.
• Comunicação crítica em infraestruturas de energia.

Conclusão:

A combinação de ESP-NOW e AES-256 oferece uma solução robusta para comunicação P2P segura em IoT. Este artigo forneceu desde os fundamentos teóricos até a implementação prática💧 Sistema de Reúso de Água CinzaDescubra como implementar um sistema inteligente de reúso de água cinza com ESP32, monitoramento via sensores e integração IoT para sustentabilidade., incluindo otimizações e testes de segurança. Para ir além, experimente adicionar autenticação mútua via certificados digitais ou implementar forward secrecy para proteção contra comprometimentos futuros de chaves.