Un protocolo de autenticación anónima ligero y práctico basado en PUF de autoevaluación de bits
Autores: An, Yang; Zhang, Yuejiao; Cao, Wenjun; Tong, Zhiyan; He, Zhangqing
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Un protocolo de autenticación anónima ligero y práctico basado en PUF de autoevaluación de bits
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Función física no clonable
Primitiva criptográfica
Diseño de protocolo
Dispositivos integrados
Técnicas de corrección de errores
Protocolo de autenticación ligero
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 38
Citaciones: Sin citaciones
La función física inimitable (PUF), un primitivo criptográfico, ha sido utilizada recientemente en el diseño de protocolos porque puede garantizar una característica a prueba de manipulaciones. En muchos esquemas de protocolo basados en PUF, se utilizan algoritmos de datos auxiliares (HDA) o extractores difusos (FE) para generar claves sólidas a partir de respuestas de PUF no fiables. Sin embargo, estos métodos inevitablemente introducen técnicas complejas de corrección de errores, que no solo aumentan la sobrecarga de los dispositivos integrados, sino que también plantean algunos riesgos de seguridad. Proponemos una nueva tecnología de HDA, que no utiliza ningún mecanismo de corrección de errores de alto costo, reduciendo en gran medida la complejidad de implementación y la sobrecarga de ejecución. El nuevo HDA explota la estrategia de autoevaluación de bits (BST) y el PUF puede extraer las respuestas robustas utilizando las banderas fiables generadas en tiempo real, y luego se utiliza un extractor de entropía para generar la clave fiable y aleatoria con alta entropía. Basándonos en este nuevo HDA, diseñamos un protocolo de autenticación anónimo ligero. El protocolo utiliza una función seudorandom (PRF) y la operación XOR en lugar de la función hash tradicional y el algoritmo de cifrado simétrico, lo que garantiza la seguridad al tiempo que reduce la sobrecarga. Además, el protocolo propuesto no requiere que el servidor almacene una gran cantidad de pares de desafío-respuesta (CRPs), lo que reduce la sobrecarga de almacenamiento en el servidor al tiempo que evita el riesgo de fuga de CRPs. Además, la identidad del dispositivo se actualiza durante cada ronda del proceso de autenticación, lo que evita que el dispositivo sea rastreado y protege la privacidad del dispositivo. El análisis de implementación y rendimiento del prototipo del protocolo en un FPGA Zynq-7000 SoC XC7Z010 muestra que el esquema propuesto resuelve los problemas encontrados con los esquemas existentes y tiene propiedades de seguridad adicionales.
Descripción
La función física inimitable (PUF), un primitivo criptográfico, ha sido utilizada recientemente en el diseño de protocolos porque puede garantizar una característica a prueba de manipulaciones. En muchos esquemas de protocolo basados en PUF, se utilizan algoritmos de datos auxiliares (HDA) o extractores difusos (FE) para generar claves sólidas a partir de respuestas de PUF no fiables. Sin embargo, estos métodos inevitablemente introducen técnicas complejas de corrección de errores, que no solo aumentan la sobrecarga de los dispositivos integrados, sino que también plantean algunos riesgos de seguridad. Proponemos una nueva tecnología de HDA, que no utiliza ningún mecanismo de corrección de errores de alto costo, reduciendo en gran medida la complejidad de implementación y la sobrecarga de ejecución. El nuevo HDA explota la estrategia de autoevaluación de bits (BST) y el PUF puede extraer las respuestas robustas utilizando las banderas fiables generadas en tiempo real, y luego se utiliza un extractor de entropía para generar la clave fiable y aleatoria con alta entropía. Basándonos en este nuevo HDA, diseñamos un protocolo de autenticación anónimo ligero. El protocolo utiliza una función seudorandom (PRF) y la operación XOR en lugar de la función hash tradicional y el algoritmo de cifrado simétrico, lo que garantiza la seguridad al tiempo que reduce la sobrecarga. Además, el protocolo propuesto no requiere que el servidor almacene una gran cantidad de pares de desafío-respuesta (CRPs), lo que reduce la sobrecarga de almacenamiento en el servidor al tiempo que evita el riesgo de fuga de CRPs. Además, la identidad del dispositivo se actualiza durante cada ronda del proceso de autenticación, lo que evita que el dispositivo sea rastreado y protege la privacidad del dispositivo. El análisis de implementación y rendimiento del prototipo del protocolo en un FPGA Zynq-7000 SoC XC7Z010 muestra que el esquema propuesto resuelve los problemas encontrados con los esquemas existentes y tiene propiedades de seguridad adicionales.