面向多模态网络接入的可穿戴设备认证协议

Along with the popularity of wearable technology, “wearable devices + mobile devices + cloud” emerges as a new application scenario. Due to the openness of wireless communication channels and the sensitivity of users’ data, interfaces between wearable devices and mobile devices confront severe security threats and challenges. This project mainly focuses on multi-modal network accessing mode (e.g., “n-1” mode, “1-n” mode), proposes secure and efficient authentication protocols to achieve both identity validity verification and data privacy protection for wearable devices and mobile devices. The main works include: 1) Security protocol design: introducing yoking-proofs and grouping-proofs to achieve efficient network accessing, and designing lightweight security authentication protocol for both off-line and on-line wearable devices to address privacy requirements of local data storage/access and remote data storage/sharing. 2) Security formal analysis: adopting formal security analysis methods for mathematical modeling, logical reasoning, and security proofing. 3) Performance simulation and evaluation: applying OPNET network simulation tool for establishing object state machine, process node, and network topology, and performing attack test and security evaluation for the proposed protocols. It has important theoretical and application values for wearable devices and mobile Internet.

可穿戴技术的常态化使用形成了基于“可穿戴设备+移动终端+云端”的新型应用场景。由于无线链路的开放性和用户数据的敏感性，可穿戴设备与移动终端的网络接入过程面临着严峻的安全威胁。本项目面向可穿戴设备和移动终端交互过程中存在的“多对一”和“一对多”多模态网络接入模式，设计安全、高效的认证协议实现可穿戴设备与移动终端的身份认证和隐私保护。主要工作包括：①认证协议设计：基于共轭/群组证明设计高效网络接入机制；基于此，针对离线可穿戴设备数据的本地访问和在线可穿戴设备数据远程共享的隐私保护需求，设计轻量级认证协议。②安全形式化分析：利用形式化分析方法所提的协议进行数学建模、逻辑推理和安全证明。③协议性能仿真评估：使用OPNET等网络仿真工具，构建对象的状态机进程、协议节点和网络拓扑模型，对所提的协议进行性能仿真、攻击测试和安全性评估。本项目研究对可穿戴设备和移动互联网的安全接入具有重要的理论和应用价值。

本项目面向可穿戴设备和移动终端交互过程中存在的多模态网络接入模式，设计安全、高效的认证协议实现可穿戴设备与移动终端的身份认证和隐私保护。本项目提出了基于共轭证明和群组证明的认证协议、基于物理不可克隆函数的认证协议、基于眼动等生理特征的认证协议、基于用户群组属性和信任评估的认证协议、基于数据选择性泄露和相似度匹配的隐私保护协议的一系列安全算法。主要工作包括：认证协议设计：基于共轭/群组证明设计高效网络接入机制；基于此，针对离线可穿戴设备数据的本地访问和在线可穿戴设备数据远程共享的隐私保护需求，设计轻量级认证协议。安全形式化分析：利用形式化分析方法所提的协议进行数学建模、逻辑推理和安全证明。协议性能仿真评估：使用OPNET等网络仿真工具，构建对象的状态机进程、协议节点和网络拓扑模型，对所提的协议进行性能仿真、攻击测试和安全性评估。.本项目发表SCI/EI论文14篇，其中发表IEEE Internet of Things Journal、IEEE Transactions on Industrial Informatics 、IEEE Networks等SCI论文8篇，其中1篇论文获ESI高被引、IEEE Popular Article，谷歌学术引用达151次。参加IEEE 43rd Conference on Local Computer Networks (LCN)等国际学术交流8次，培养学生9名。申请发明专利8项，其中授权发明专利3项。.本项目负责人参与1项国际标准和2项国家标准制定起草工作，包括Edge, Fog, Cloud Communications with IOT and Big Data of the IEEE Communications Society（IEEE P1934）、《信息安全技术 移动终端安全管理平台技术要求》（GB/T 20170566-T-469）、《信息安全技术 云计算服务安全能力评估方法》（GB/T 34942-2017）。本项目形成“无线网络可信认证理论与方法”、“高效安全跨网数据交换关键技术研究与应用”、“泛在物联网安全和隐私保护理论与方法等相关技术成果，获得教育部、上海市、中国通信学会等3项省部级科技二等奖。本项目研究对可穿戴设备和移动互联网的安全接入具有重要的理论和应用价值。