LRAPM: پروتکل سبک وزن امنیتی RFID برای استفاده در سیستم های MIOT

فناوری های نوین مهندسی برق در سیستم انرژی سبز

دوره 1، شماره 4، اسفند 1401، صفحه 71-89   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.30486/teeges.2022.1968457.1039

نویسندگان

علیرضا عبداللهی؛ سید مهدی سجادیه^* ؛ محمد روح الله یزدانی

دانشکده مهندسی برق، واحد اصفهان (خوراسگان)، دانشگاه آزاد اسلامی، خوراسگان، اصفهان، ایران

چکیده

در سال­ های اخیر شبکه­ های اینترنت اشیاء (IOT) به صورت گسترده ­ای در حوزه ­های کاربردی مختلف بکار رفته­ اند. یکی از مهم­ترین کاربردهای این فناوری، شبکه­ های اینترنت اشیاء پزشکی (MIOT) می­باشد. در این شبکه­ ها، شناسایی به وسیله فرکانس­ های رادیویی (RFID) یکی از فناوری­ های اصلی در ایجاد سیستم احراز هویت است که قادر به تشخیص و شناسایی کارآمد تجهیزات پزشکی و بیماران است. برهمین ­اساس، محققان پروتکل­ های احراز هویت مختلفی را پیشنهاد داده­ اند که می­توان از آن­ها در سامانه­ های MIOT مبتنی بر RFID استفاده نمود. البته برخلاف ادعای طراحان مبنی بر امنیت بالای هریک از این پروتکل­ ها، اکثر آنها در برابر حملات مرسوم در این حوزه مقاوم نیستند. به­ تازگی فان و همکاران­، یک طرح احراز هویت RFID سبک­ وزن برای سیستم­ های مراقبت بهداشتی RFID مبتنی بر ابر اطلاعات پیشنهاد کرده ­اند و ادعا می­کنند که پروتکل آنها به اندازه کافی کارآمد است و امنیت بالایی را فراهم می­کند. در این مقاله، نشان داده می­شود که پروتکل آنها نسبت به حملات تکرار، جعل هویت برچسب­خوان، ردیابی برچسب، ناهمزمان­سازی آسیب ­پذیر است. علاوه ­بر­این، نشان داده ­می­شود که چگونه شباهت برخی از پیام­ های پروتکل، باعث حمله می ­شود. سپس، پروتکل بهبود­یافته (LRAMP) پیشنهاد می­گردد که در برابر این حملات و سایر حملات شناخته شده مقاوم است. تحلیل­ های امنیتی، نشان می­دهد که پروتکل LRAPM از امنیت بالایی برخوردار است. این امنیت بالا تنها با افزودن یک پیام جدید و تغییر پیام­ های دیگر بدست می­آید. مقایسه عملکرد پروتکل LRAPM  نشان می­دهد که این پروتکل از نظر هزینه­ های محاسباتی، هزینه­ های ذخیره­ سازی و هزینه­ های ارتباطی با پروتکل­های مشابه قابل مقایسه است.

کلیدواژه‌ها

اینترنت اشیاء پزشکی؛ احراز هویت سبک‌وزن؛ جعل هویت برچسب‌خوان؛ ناهمزمان‌سازی

مراجع

1. A. Satoh, and K. Takano, “A scalable dual-field elliptic curve cryptographic processor.” IEEE Transactions on Computers, 52(4), pp.449-460, 2003. doi: 10.1109/TC.2003.1190586.
2. A. Juels, “RFID security and privacy: A research survey”. IEEE journal on selected areas in communications, 24(2), pp.381-394,2006. doi: 10.1109/JSAC.2005.861395 .
3. R. Weinstein, “RFID: a technical overview and its application to the enterprise.” IT professional, 7(3), pp.27-33, 2005. doi: 10.1109/MITP.2005.69 .
4. I.  Erguler, “A potential weakness in RFID-based Internet-of-things systems.” Pervasive and Mobile Computing, 20, pp.115-126, 2015. https://doi.org/10.1016/j.pmcj.2014.11.001.
5. S.  Karthikeyan, and M. Nesterenko, “RFID security without extensive cryptography.”, In Proceedings of the 3rd ACM workshop on Security of ad hoc and sensor networks, (pp. 63-67), 2005. https://doi.org/10.1145/1102219.1102229.
6. M.  Shariq, K. Singh, M.Y. Bajuri, A.A. Pantelous, A. Ahmadian, and M. Salimi, “A secure and reliable RFID authentication protocol using digital schnorr cryptosystem for IoT-enabled healthcare in COVID-19 scenario.” Sustainable Cities and Society, 75, p.103354, 2021. doi:https://doi.org/10.1016/j.scs.2021.103354
7. Z. Shi, J. Pieprzyk, C. Doche, Y. Xia, Y. Zhang, and J. Dai, “A strong lightweight authentication protocol for low-cost RFID systems.”, International Journal of Security and Its Applications, 8(6), pp.225-234, 2014. doi: 10.14257/ijsia.2014.8.6.20.
8. K.  Fan, S. Zhu, K. Zhang, H. Li, and Y. Yang, “A lightweight authentication scheme for cloud-based RFID healthcare systems.” IEEE Network, 33(2), pp.44-49, 2019. doi: 10.1109/MNET.2019.1800225.
9. T. C. Yeh, Y. J. Wang, T.C. Kuo, and S. S. Wang, “Securing RFID systems conforming to EPC Class 1 Generation 2 standard.”, Expert systems with applications, 37(12), pp.7678-7683, 2010. https://doi.org/10.1016/j.eswa.2010.04.074.
10. M. H. Habibi, M. R. Alagheband, and M. R. Aref, “June. Attacks on a lightweight mutual authentication protocol under EPC C-1 G-2 standard.”, In IFIP International Workshop on Information Security Theory and Practices (pp. 254-263). Springer, Berlin, Heidelberg, 2011. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-642-21040-2_18.
11. M. Mohammadi, M. Hosseinzadeh and M. Esmaeildoust, “Analysis and improvement of the lightweight mutual authentication protocol under EPC C-1 G-2 standard,” Advances in Computer Science: an International Journal (ACSIJ) , vol. 3, pp. 10-16, 2014.
12. S. M. Alavi, K. Baghery and B. Abdolmaleki, “Security and Privacy Flaws in a Recent Authentication Protocol for EPC C1 G2 RFID Tags”, ACSIJ Advances in Computer Science: An International Journal, Vol. 3, Issue 5, No.11, pp.44-52, 2014. doi:https://doi.org/10.1007/s11277-015-2469-0.
13. C. Caballero-Gil, P. Caballero-Gil, A. Peinado-Domı´nguez, & J. Molina-Gil, “Lightweight authentication for RFID used in VANETs”, In Computer aided systems theory–EUROCAST, pp. 493–500, 2012. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-642-27579-1_64.
14. F. Moradi, H. Mala, B. Tork-Ladani, “Security Analysis and Strengthening of an RFID Lightweight Authentication Protocol Suitable for VANETs”, Wireless Personal Communications, ed: springer, pp 2607-2621, 2015. doi:https://doi.org/10.1007/s11277-015-2558-0.
15. A. Tewari, and B. B. Gupta, “Cryptanalysis of a novel ultra-lightweight mutual authentication protocol for IoT devices using RFID tags.” The Journal of Supercomputing, 73(3), pp.1085-1102, 2017. doi: https://doi.org/10.1007/s11227-016-1849-x.
16. M. Safkhani, and N. Bagheri, “Passive secret disclosure attack on an ultralightweight authentication protocol for Internet of Things.” The Journal of Supercomputing, 73(8), pp.3579-3585, 2017. doi: https://doi.org/10.1007/s11227-017-1959-0.
17. K. H. Wang, C. M. Chen, W. Fang, and T. Y. Wu, “On the security of a new ultra-lightweight authentication protocol in IoT environment for RFID tags.” The Journal of Supercomputing, 74(1), pp.65-70, 2018, doi: https://doi.org/10.1007/s11227-017-2105-8
18. K. Fan, Y. Gong, C. Liang, H. Li, and Y. Yang, “Lightweight and ultralightweight RFID mutual authentication protocol with cache in the reader for IoT in 5G,” Security and Communication Networks, 9(16), pp.3095-3104, 2016. doi: https://doi.org/10.1002/sec.1314.
19. C. T. Li, C. C. Lee, C. Y. Weng, and C. M. Chen, 2018. “Towards secure authenticating of cache in the reader for RFID-based IoT systems,”, Peer-to-Peer Networking and Applications, 11(1), pp.198-208, 2018. doi: https://doi.org/10.1007/s12083-017-0564-6
20. K. Srivastava, A. K. Awasthi, S. D. Kaul, and R. C. Mittal, “A hash based mutual RFID tag authentication protocol in telecare medicine information system,”, Journal of medical systems, 39(1), pp.1-5, 2015, doi: https://doi.org/10.1007/s10916-014-0153-7.
21. C. T. Li, C. Y. Weng, and C. C. Lee, “A secure RFID tag authentication protocol with privacy preserving in telecare medicine information system,” Journal of medical systems, 39(8), pp.1-8, 2015. doi: https://doi.org/10.1007/s10916-015-0260-0.
22. S. S. S. GhaemMaghami, M. Mirmohseni, A. Haghbin, “A privacy preserving improvement for SRTA in telecare systems.” arXiv preprint arXiv:1510.04197, 2015. doi: https://doi.org/10.48550/arXiv.1510.04197
23. D. He, N. Kumar, N. Chilamkurti, and J. H. Lee, “Lightweight ECC based RFID authentication integrated with an ID verifier transfer protocol”. Journal of medical systems, 38(10), pp.1-6, 2014. doi: https://doi.org/10.1007/s10916-014-0116-z.
24. C. I. Lee, and H. Y. Chien, “An elliptic curve cryptography-based RFID authentication securing e-health system,” International Journal of Distributed Sensor Networks, 11(12), p.642425, 2015. doi: https://doi.org/10.1155/2015/642425.
25. N. Kumar, K. Kaur, S. C. Misra, and R. Iqbal, “An intelligent RFID-enabled authentication scheme for healthcare applications in vehicular mobile cloud,” Peer-to-Peer Networking and Applications, 9(5), pp.824-840, 2016. doi: https://doi.org/10.1007/s12083-015-0332-4.
26. C. Jin, C. Xu, X. Zhang, and F. Li, “A secure ECC-based RFID mutual authentication protocol to enhance patient medication safety,” Journal of medical systems, 40(1), pp.1-6, 2016. doi: https://doi.org/10.1007/s10916-015-0362-8.
27. F. Wu, L. Xu, S. Kumari, X. Li, A. K. Das, and J. Shen, “A lightweight and anonymous RFID tag authentication protocol with cloud assistance for e-healthcare applications,” Journal of Ambient Intelligence and Humanized Computing, 9(4), pp.919-930, 2018. doi: https://doi.org/10.1007/s12652-017-0485-5.
28. M. Benssalah, M. Djeddou, and K. Drouiche, “Security enhancement of the authenticated RFID security mechanism based on chaotic maps,” Security and Communication Networks, 7(12), pp.2356-2372, 2014. doi: https://doi.org/10.1002/sec.946.