論文の概要: A Lightweight and Secure PUF-Based Authentication and Key-exchange Protocol for IoT Devices
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.04078v1
- Date: Tue, 7 Nov 2023 15:42:14 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-25 13:36:10.732939
- Title: A Lightweight and Secure PUF-Based Authentication and Key-exchange Protocol for IoT Devices
- Title（参考訳）: 軽量かつセキュアなPUFベースのIoTデバイス認証とキー交換プロトコル
- Authors: Chandranshu Gupta, Gaurav Varshney,
- Abstract要約: デバイス認証とキー交換はモノのインターネットにとって大きな課題である。
PUFは、PKIやIBEのような典型的な高度な暗号システムの代わりに、実用的で経済的なセキュリティメカニズムを提供するようだ。
認証を行うために,IoTデバイスがサーバと通信するための連続的なアクティブインターネット接続を必要としないシステムを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The Internet of Things (IoT) has improved people's lives by seamlessly integrating into many facets of modern life and facilitating information sharing across platforms. Device Authentication and Key exchange are major challenges for the IoT. High computational resource requirements for cryptographic primitives and message transmission during Authentication make the existing methods like PKI and IBE not suitable for these resource constrained devices. PUF appears to offer a practical and economical security mechanism in place of typically sophisticated cryptosystems like PKI and IBE. PUF provides an unclonable and tamper sensitive unique signature based on the PUF chip by using manufacturing process variability. Therefore, in this study, we use lightweight bitwise XOR, hash function, and PUF to Authenticate IoT devices. Despite several studies employing the PUF to authenticate communication between IoT devices, to the authors' knowledge, existing solutions require intermediary gateway and internet capabilities by the IoT device to directly interact with a Server for Authentication and hence, are not scalable when the IoT device works on different technologies like BLE, Zigbee, etc. To address the aforementioned issue, we present a system in which the IoT device does not require a continuous active internet connection to communicate with the server in order to Authenticate itself. The results of a thorough security study are validated against adversarial attacks and PUF modeling attacks. For formal security validation, the AVISPA verification tool is also used. Performance study recommends this protocol's lightweight characteristics. The proposed protocol's acceptability and defenses against adversarial assaults are supported by a prototype developed with ESP32.
- Abstract（参考訳）: IoT(Internet of Things)は、現代的な生活の多くの側面にシームレスに統合し、プラットフォーム間での情報共有を容易にすることで、人々の生活を改善しました。
デバイス認証とキー交換は、IoTの大きな課題である。
認証中の暗号プリミティブやメッセージ送信に対する高い計算リソース要求により、PKIやIBEといった既存の手法はこれらのリソース制約されたデバイスには適さない。
PUFは、PKIやIBEのような典型的な高度な暗号システムの代わりに、実用的で経済的なセキュリティメカニズムを提供するようだ。
PUFは、製造プロセスの可変性を利用してPUFチップに基づく、不規則で微妙な独特なシグネチャを提供する。
そこで本研究では,軽量ビットワイドXOR,ハッシュ関数,PUFを用いてIoTデバイスを認証する。
PUFを使ってIoTデバイス間の通信を認証する研究はいくつかあるが、著者の知識では、既存のソリューションでは、認証のためのServerと直接対話するために、IoTデバイスによる仲介ゲートウェイとインターネット機能を必要としているため、IoTデバイスがBLEやZigbeeなど、さまざまなテクノロジで動作する場合、スケーラブルではない。
上記の問題に対処するために、認証を行うために、IoTデバイスがサーバと通信するために、継続的なアクティブなインターネット接続を必要としないシステムを提案する。
徹底的なセキュリティ調査の結果は、敵攻撃やPUFモデリング攻撃に対して検証されている。
正式なセキュリティ検証には、AVISPA検証ツールも使用されている。
性能調査では、このプロトコルの軽量な特性を推奨している。
提案プロトコルの許容性と敵攻撃に対する防御は、ESP32で開発されたプロトタイプによって支援されている。
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