Published April 1, 2019 | Version v1
Publication Open

Secret sharing-based authentication and key agreement protocol for machine-type communications

  • 1. Universidade de Brasília
  • 2. Universitat Politècnica de València

Description

One of the main challenges for the development of the Internet of Things is the authentication of large numbers of devices/sensors, commonly served by massive machine-type communications, which jointly with long-term evolution has been considered one of the main foundations for the continued growth of Internet of Things connectivity and an important issue to be treated in the development of 5G networks. This article describes some protocols for the group-based authentication of devices/sensors in Internet of Things and presents a new group authentication protocol based on Shamir's secret and Lagrange interpolation formula. The new protocol protects privacy, avoids unauthorized access to information, and assists in the prevention of attacks, as replay, distributed denial of service, and man-in-the-middle. A security analysis and comparisons among the 3GPP evolved packet system authentication and key agreement standard protocol and other recent group authentication protocols were performed toward proving the efficiency of the proposed protocol. The comparisons regard security properties and computational and communication costs. The safety of the protocol was formally verified through simulations conducted by automated validation of internet security protocols and applications.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

يتمثل أحد التحديات الرئيسية لتطوير إنترنت الأشياء في مصادقة أعداد كبيرة من الأجهزة/أجهزة الاستشعار، والتي تخدمها عادةً اتصالات ضخمة من نوع الآلة، والتي تعتبر جنبًا إلى جنب مع التطور طويل الأجل أحد الأسس الرئيسية للنمو المستمر لاتصال إنترنت الأشياء وقضية مهمة يجب معالجتها في تطوير شبكات 5G. تصف هذه المقالة بعض البروتوكولات للمصادقة الجماعية للأجهزة/المستشعرات في إنترنت الأشياء وتقدم بروتوكول مصادقة جماعي جديد يعتمد على صيغة شامير السرية وصيغة لاغرانج للاستيفاء. يحمي البروتوكول الجديد الخصوصية، ويتجنب الوصول غير المصرح به إلى المعلومات، ويساعد في منع الهجمات، مثل الإعادة، والحرمان الموزع من الخدمة، والرجل في الوسط. تم إجراء تحليل أمني ومقارنات بين مصادقة نظام الحزم المطورة 3GPP والبروتوكول القياسي للاتفاق الرئيسي وبروتوكولات المصادقة الجماعية الحديثة الأخرى من أجل إثبات كفاءة البروتوكول المقترح. تتعلق المقارنات بخصائص الأمان والتكاليف الحسابية وتكاليف الاتصالات. تم التحقق رسميا من سلامة البروتوكول من خلال عمليات المحاكاة التي أجريت عن طريق التحقق الآلي من بروتوكولات وتطبيقات أمن الإنترنت.

Translated Description (French)

L'un des principaux défis pour le développement de l'Internet des objets est l'authentification d'un grand nombre d'appareils/capteurs, généralement desservis par des communications massives de type machine, qui, conjointement avec une évolution à long terme, a été considérée comme l'un des principaux fondements de la croissance continue de la connectivité de l'Internet des objets et une question importante à traiter dans le développement des réseaux 5G. Cet article décrit certains protocoles pour l'authentification par groupe d'appareils/capteurs dans l'Internet des objets et présente un nouveau protocole d'authentification par groupe basé sur la formule d'interpolation secrète et de Lagrange de Shamir. Le nouveau protocole protège la vie privée, évite l'accès non autorisé aux informations et aide à la prévention des attaques, telles que la relecture, le déni de service distribué et l'homme du milieu. Une analyse de sécurité et des comparaisons entre le protocole standard d'authentification de système de paquets et d'accord de clé évolué 3GPP et d'autres protocoles d'authentification de groupe récents ont été effectuées pour prouver l'efficacité du protocole proposé. Les comparaisons portent sur les propriétés de sécurité et les coûts de calcul et de communication. La sécurité du protocole a été officiellement vérifiée grâce à des simulations effectuées par validation automatisée des protocoles et des applications de sécurité Internet.

Translated Description (Spanish)

Uno de los principales retos para el desarrollo del Internet de las Cosas es la autenticación de un gran número de dispositivos/sensores, comúnmente servidos por comunicaciones masivas tipo máquina, que conjuntamente con la evolución a largo plazo se ha considerado una de las principales bases para el crecimiento continuado de la conectividad del Internet de las Cosas y un tema importante a tratar en el desarrollo de las redes 5G. Este artículo describe algunos protocolos para la autenticación basada en grupos de dispositivos/sensores en Internet de las cosas y presenta un nuevo protocolo de autenticación de grupos basado en el secreto de Shamir y la fórmula de interpolación de Lagrange. El nuevo protocolo protege la privacidad, evita el acceso no autorizado a la información y ayuda a prevenir ataques, como la reproducción, la denegación de servicio distribuida y el intermediario. Se realizó un análisis de seguridad y comparaciones entre la autenticación del sistema de paquetes evolucionado 3GPP y el protocolo estándar de acuerdo de claves y otros protocolos de autenticación de grupo recientes para demostrar la eficiencia del protocolo propuesto. Las comparaciones se refieren a las propiedades de seguridad y los costes computacionales y de comunicación. La seguridad del protocolo se verificó formalmente a través de simulaciones realizadas por validación automatizada de protocolos y aplicaciones de seguridad en Internet.

Files

1550147719841003.pdf

Files (16.0 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:24e0564f793b9b97c771a744a37bc6a7
16.0 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
المصادقة السرية القائمة على المشاركة وبروتوكول الاتفاقية الرئيسي للاتصالات من نوع الآلة
Translated title (French)
Authentification basée sur le partage secret et protocole d'accord de clé pour les communications de type machine
Translated title (Spanish)
Autenticación secreta basada en el uso compartido y protocolo de acuerdo de claves para comunicaciones de tipo máquina

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2938683458
DOI
10.1177/1550147719841003

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Brazil

References

  • https://openalex.org/W1986684482
  • https://openalex.org/W2085792934
  • https://openalex.org/W2132544882
  • https://openalex.org/W2141420453
  • https://openalex.org/W2147298014
  • https://openalex.org/W2273663819
  • https://openalex.org/W2292123528
  • https://openalex.org/W2293895957
  • https://openalex.org/W2767009997
  • https://openalex.org/W2781808171