Облегченный механизм аутентификации на основе ECC и токенов для WSN-IoT

Рассмотрены беспроводные сенсорные сети, зарегистрированные в конкретной сети Интернета вещей (Internet of Things, IoT), которые имеют различные приложения. Они вступают в действие после успешной регистрации в конкретной сети IoT. В работе предложен метод, основанный на применении эллиптической криптографии (Elliptic Curve Cryptography, ECC) со схемой безопасности на основе токенов для защищенной и аутентифицированной связи. Представлен облегченный механизм аутентификации для предотвращения несанкционированного доступа к сети. Сетевые узлы генерируются с ключами токенов сразу после входа, а шлюз генерирует идентификатор токена для каждого отдельного узла. Затем применяется ECC на основе эллиптических кривых для полного удаления вредоносных узлов в случае пропуска злоумышленниками процесса проверки ключа токена. Если пользователю необходимо получить доступ к данным, он должен пройти этапы генерации и проверки ключа токена, а также проверку целостности и передачу данных.

1. Zhang Q., Fu S., Jia N., Xu M. A verifiable and dynamic multikeyword ranked search scheme over encrypted cloud data with accuracy improvement // Lecture Notes of the Institute for Computer Sciences, Social-Informatics and Telecommunications Engineering. 2018. V. 254. P. 588–604. https://doi.org/10.1007/978-3-030-01701-9_32

2. Shen J., Shen J., Chen X., Huang X., Susilo W. An efficient public auditing protocol with novel dynamic structure for cloud data // IEEE Transactions on Information Forensics and Security. 2017. V. 12. N 10. P. 2402–2415. https://doi.org/10.1109/TIFS.2017.2705620

3. Han G., Wang H., Miao X., Liu L., Jiang J., Peng Y. A dynamic multipath scheme for protecting source-location privacy using multiple sinks in WSNs intended for IIoT // IEEE Transactions on Industrial Informatics. 2020. V. 16. N 8. P. 5527–5538. https://doi.org/10.1109/TII.2019.2953937

4. Far H.A.N., Bayat M., Das A.K., Fotouhi M., Pournaghi S.M., Doostari M.A. LAPTAS: lightweight anonymous privacy-preserving three-factor authentication scheme for WSN-based IIoT // Wireless Networks. 2021. V. 27. N 2. P. 1389–1412. https://doi.org/10.1007/s11276-020-02523-9

5. Al-Turjman F., Alturjman S. Context-sensitive access in industrial internet of things (IIoT) healthcare applications // IEEE Transactions on Industrial Informatics. 2018. V. 14. N 6. P. 2736–2744. https://doi.org/10.1109/TII.2018.2808190

6. Stallings W. Cryptography and Network Security: Principles and Practice. 5th ed. Pearson Education, 2013.

7. Verma D., Jain R., Shrivastava A. Performance analysis of cryptographic algorithms RSA and ECC in wireless sensor networks // IUP Journal of Telecommunications. 2015. V. 7. N 3. P. 15.

8. Ahmed M.H., Alam S.W., Qureshi N., Baig I. Security for WSN based on elliptic curve cryptography // Proc. of the 1st International Conference on Computer Networks and Information Technology (ICCNIT). 2011. P. 75–79. https://doi.org/10.1109/ ICCNIT.2011.6020911

9. He D., Chan S., Tang S., Guizani M. Secure data discovery and dissemination based on hash tree for wireless sensor networks // IEEE Transactions on Wireless Communications. 2013. V. 12. N 9. P. 4638– 4646. https://doi.org/10.1109/TWC.2013.090413.130072

10. Jawad K., Mansoor K., Baig A.F., Ghani A., Naseem A. An improved three-factor anonymous authentication protocol for WSN s based iot system using symmetric cryptography // Proc. of the 2019 International Conference on Communication Technologies (ComTe ch). 2019. P. 53–59. https://doi.org/10.1109/COMTECH.2019.8737799

11. Kandi M.A., Lakhlef H., Bouabdallah A., Challal Y. An efficient multi-group key management protocol for Internet of Things // Proc. of the 26th International Conference on Software, Telecommunications and Computer Networks (SoftCOM). 2018. P. 438–443. https://doi.org/10.23919/SOFTCOM.2018.8555857

12. Zhou G.-D., Yi T.-H. Recent developments on wireless sensor networks technology for bridge health monitoring // Mathematical Problems in Engineering. 2013. V. 2013. P. 947867. https://doi.org/10.1155/2013/947867

13. Bhawiyuga A., Data M., Warda A. Architectural design of token based authentication of MQTT protocol in constrained IoT device // Proc. of the 11th International Conference on Telecommunication Systems Services and Applications (TSSA). 2017. P. 1–4. https://doi. org/10.1109/TSSA.2017.8272933

14. Dammak M., Boudia O.R.M., Messous M.A., Senouci S.M., Gransart C. Token-based lightweight authentication to secure IoT networks // Proc. of the 16th IEEE Annual Consumer Communications and Networking Conference (CCNC). 2019. P. 8651825. https://doi.org/10.1109/CCNC.2019.8651825

15. Li X., Niu J., Bhuiyan M.Z.A., Wu F., Karuppiah M., Kumari S. A robust ECC-based provable secure authentication protocol with privacy preserving for industrial Internet of Things // IEEE Transactions on Industrial Informatics. 2018. V. 14. N 8. P. 3599– 3609. https://doi.org/10.1109/TII.2017.2773666

16. Kung Y.-H., Hsiao H.-C. GroupIt: Lightweight group key management for dynamic IoT environments // IEEE Internet of Things Journal. 2018. V. 5. N 6. P. 5155–5165. https://doi.org/10.1109/JIOT.2018.2840321

17. Mughal M.A., Shi P., Ullah A., Mahmood K., Abid M., Luo X. Logical tree based secure rekeying management for smart devices groups in IoT enabled WSN // IEEE Access. 2019. V. 7. P. 76699– 76711. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2019.2921999