通用可组合认证密钥交换协议

物理不可克隆函数是指对一个物理实体输入一个激励,利用其不可避免的内在物理构造的随机差异输出一个不可预测的响应.针对传感器节点的计算、存储和通信能力有限等问题,基于物理不可克隆函数提出物理不可克隆函数系统的概念,并在此基础上提出一个新的用于无线传感器网络的认证密钥交换协议,最后在通用可组合框架内给出新协议抵抗静态敌手的安全性证明.相比于传统基于公钥加密的认证密钥交换协议,新协议不使用任何可计算的假设,而是基于物理不可克隆函数系统的安全属性实现,因此在很大程度上减少了计算和通信开销.该协议涉及较少的交互次数,认证协议计算仅仅需要散列函数、对称加密和物理不可克隆函数系统.

物理不可克隆函数综述

尽管物理不可克隆函数(PUF)是近年来刚刚提出的概念,但由于它在系统认证和密钥生成等安全方面的潜在应用前景,已成为硬件安全领域研究的一个热门话题。为了系统得到PUF的全貌,以便在以后的研究和开发中更好地理解和应用PUF。首先,根据迄今为止研究人员提出的PUF的各种不同实现方法,分类概括出其详细的设计,并总结出当前仍然面临的一些问题;然后,综合这些不同的设计和实现方法的定义,归纳出覆盖PUF共同特性的属性集并讨论了其各自的内涵;最后,从密码学应用的角度,讨论了PUF的应用方向,并展望了关于PUF未来的几个有意义的研究方向。

基于物理不可克隆函数的RFID双向认证

在物联网应用中,基于传统加密手段的无线射频识别(RFID)认证协议计算量较大,在资源有限的设备中不具有可操作性。为解决该问题,提出一种基于物理不可克隆函数的RFID双向认证协议。分析RFID系统协议的安全需求,根据物理不可克隆函数设计轻量级的双向安全认证协议,利用形式化分析语言证明协议的安全性。分析结果表明,与随机化Hash-Lock、轻量级认证协议等相比,该协议不仅能够有效防止假冒、重放、追踪攻击,也能抵抗物理克隆攻击。

基于PUFS的不经意传输协议

不经意传输(OT,oblivious transfer)协议是密码学中的一个基本协议。基于物理不可克隆函数(PUF,physical unclonable function)给出物理不可克隆函数系统(PUFS,physical unclonable function system)的概念,并在此基础上提出一个新的不经意传输协议(POT,PUFS based OT),最后在通用可组合(UC,universal composition)框架内给出POT协议抵抗静态敌手的安全性证明。相比于传统基于公钥加密的OT方案,POT协议不使用任何可计算的假设,而是基于PUFS的安全属性实现,因此在很大程度上减小了计算和通信开销。

物联网中移动节点抗克隆攻击的UC安全认证协议

物联网中的感知网一般由计算、通信和存储能力极差的感知节点通过移动节点和静态节点相结合的方式构成,以采集信息;而传输网通常利用现有互联网的基础设施,提供强大的计算、通信和存储服务。为了满足物联网中移动节点漫游时实施接入认证的访问控制要求,同时兼顾实际应用中可行性与移动节点轻量级、抗物理克隆攻击等的安全性需求,基于物理不可克隆函数(Physical Unclonable Function,PUF),提出了移动节点抗克隆攻击的UC(Universally Composable)安全认证协议,其可实现移动节点漫游到其他区域时与接入基站之间的双向认证与密钥交换过程。分析表明,所提出的协议在UC安全模型下是可证明安全的。