16、工业物联网中高效无线传感器网络认证机制综述与对比分析

工业物联网中高效无线传感器网络认证机制综述与对比分析

1. 引言

物理层是攻击的重灾区，对该层物理对象进行认证至关重要。为实现对象认证，众多研究者提出了各种机制。在传统工业设备制造过程中，认证环节也十分关键。在工业物联网（IIoT）自动化进程里，传感器实时收集的大量参数数据会被上传至云服务器，用于大数据分析。为了高效优化私有数据、降低计算成本并节约能源，提出了一种新机制，该机制引入了以下技术：
- PUF ：PUF芯片与布隆过滤器配合，生成挑战 - 响应配对。在物理层，此方式能确保较低的计算成本，同时在网关与云之间引入预认证流程，减少通信量。
- 布隆过滤器 ：为提升随机结构在时间和空间上的效率，引入布隆过滤器，它具备哈希计算能力，可用于生成随机数和密钥。
- MIRACL和GMP ：使用MIRACL和GMP这两个密码学库对机制进行分析，发现其计算成本较低。

2. 相关工作

为保障IIoT无线传感器网络中物理设备的安全，研究者们提出了多种机制：
- Li等人 ：提出基于椭圆曲线密码学（ECC）的IIoT认证机制，还将模糊提取器与生物特征用户信息结合，再与密码等其他认证因素配合使用。
- Esfahani等人 ：采用基于异或（XOR）和哈希函数的简单机制，用于机器间通信和无线传感器网络（WSN）识别，降低计算和传输成本。
- Chen等人 ：提出车联网认证机制，利用哈希和异或函数应对重放、欺骗等