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A Novel Lightweight Block Cipher-based Mutual Authentication Protocol for Constrained Environments
IEEE Access ( IF 3.9 ) Pub Date : 2020-01-01 , DOI: 10.1109/access.2020.3021701
Cuong Trinh , Bao Huynh , Jan Lansky , Stanislava Mildeova , Masoumeh Safkhani , Nasour Bagheri , Saru Kumari , Mehdi Hosseinzadeh

The communication security of constrained objects such as radio frequency identification (RFID) tags and wireless sensor network (WSN) is very challenging because it is not always possible to use the conventional on-the-shelf solutions for them, due to their limited available power and computational capabilities. To deal with this demand, many security protocols have been developed by the researchers so far. However, in many cases, the later analyses that have been carried out on these protocols have shown that they are vulnerable to one or few attacks, which could be enough to eliminate any application for such protocols. Following this direction, in this article, we analyze the security of four recent ultra-lightweight/lightweight protocols, by presenting important attacks including secret disclosure attack and desynchronization attack against them. To address the shortcoming of the previous protocols, we present a new security protocol based on lightweight block ciphers name it LBCbAP. In this protocol, we use CRAFT as the core security primitive. CRAFT is a tweakable block cipher which has been recently proposed and independent security analysis confirmed its security. Our detailed security analysis of LBCbAP, which is performed both informally and formally through the GNY logic and the Scyther tool, demonstrates its security against various types of attacks including secret disclosure and desynchronization attacks. The cost analysis of the designed protocol and comparison with the related lightweight protocols show that LBCbAP is cost efficient.

中文翻译:

一种用于受限环境的新型轻量级基于块密码的相互认证协议

诸如射频识别 (RFID) 标签和无线传感器网络 (WSN) 等受限对象的通信安全非常具有挑战性,因为由于可用功率有限,并不总是可以为它们使用传统的现成解决方案和计算能力。为了应对这种需求,迄今为止,研究人员已经开发了许多安全协议。然而,在许多情况下,后来对这些协议进行的分析表明,它们容易受到一种或几种攻击,这足以消除此类协议的任何应用程序。沿着这个方向,在本文中,我们分析了最近四种超轻量/轻量级协议的安全性,通过对它们提出重要的攻击,包括秘密泄露攻击和去同步攻击。为了解决之前协议的缺点,我们提出了一种基于轻量级分组密码的新安全协议,将其命名为 LBCbAP。在这个协议中,我们使用 CRAFT 作为核心安全原语。CRAFT 是一种最近提出的可调整分组密码,独立的安全分析证实了其安全性。我们对 LBCbAP 的详细安全分析通过 GNY 逻辑和 Scyther 工具以非正式和正式方式执行,证明了其针对各种类型的攻击(包括秘密泄露和去同步攻击)的安全性。设计协议的成本分析以及与相关轻量级协议的比较表明 LBCbAP 具有成本效益。为了解决之前协议的缺点,我们提出了一种基于轻量级分组密码的新安全协议,将其命名为 LBCbAP。在这个协议中,我们使用 CRAFT 作为核心安全原语。CRAFT 是一种最近提出的可调整分组密码,独立的安全分析证实了其安全性。我们对 LBCbAP 的详细安全分析通过 GNY 逻辑和 Scyther 工具以非正式和正式方式执行,证明了其针对各种类型的攻击(包括秘密泄露和去同步攻击)的安全性。设计协议的成本分析以及与相关轻量级协议的比较表明 LBCbAP 具有成本效益。为了解决之前协议的缺点,我们提出了一种基于轻量级分组密码的新安全协议,将其命名为 LBCbAP。在这个协议中,我们使用 CRAFT 作为核心安全原语。CRAFT 是一种最近提出的可调整分组密码,独立的安全分析证实了其安全性。我们对 LBCbAP 的详细安全分析通过 GNY 逻辑和 Scyther 工具以非正式和正式方式执行,证明了其针对各种类型的攻击(包括秘密泄露和去同步攻击)的安全性。设计协议的成本分析以及与相关轻量级协议的比较表明 LBCbAP 具有成本效益。我们使用 CRAFT 作为核心安全原语。CRAFT 是一种最近提出的可调整分组密码,独立的安全分析证实了其安全性。我们对 LBCbAP 的详细安全分析通过 GNY 逻辑和 Scyther 工具以非正式和正式方式执行,证明了其针对各种类型的攻击(包括秘密泄露和去同步攻击)的安全性。设计协议的成本分析以及与相关轻量级协议的比较表明 LBCbAP 具有成本效益。我们使用 CRAFT 作为核心安全原语。CRAFT 是一种最近提出的可调整分组密码,独立的安全分析证实了其安全性。我们对 LBCbAP 的详细安全分析通过 GNY 逻辑和 Scyther 工具以非正式和正式方式执行,证明了其针对各种类型的攻击(包括秘密泄露和去同步攻击)的安全性。设计协议的成本分析以及与相关轻量级协议的比较表明 LBCbAP 具有成本效益。证明了其针对各种类型的攻击的安全性,包括秘密泄露和去同步攻击。设计协议的成本分析以及与相关轻量级协议的比较表明 LBCbAP 具有成本效益。证明了其针对各种类型的攻击的安全性,包括秘密泄露和去同步攻击。设计协议的成本分析以及与相关轻量级协议的比较表明 LBCbAP 具有成本效益。
更新日期:2020-01-01
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