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引用本文:张龙图,孙连山,祝旭.基于PUF的物联网轻量级群组认证方案[J].软件工程,2025,28(7):20-24.【点击复制】
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基于PUF的物联网轻量级群组认证方案
张龙图,孙连山,祝旭
(陕西科技大学电子信息与人工智能学院,陕西 西安 710021)
cluster132@163.com; sunlianshan@sust.edu.cn; 221612166@sust.edu
摘 要: 针对物联网节点之间经过开放信道进行信息交互会遭受篡改、重放和物理克隆攻击的问题,提出一种结合物理不可克隆函数(PhysicalUnclonableFunctions,PUF)和异步棘轮树(AsynchronousRatchetTrees,ART)的群组认证方案。每个物联网节点利用自身的物理不可克隆函数产生挑战 响应对来保障群组认证的安全性,使群组可以应对各种恶意的物理攻击;同时,利用异步棘轮树协议部署群组密钥,使物联网各节点可以对群组密钥进行异步计算和更新。与目前常见的物联网群组认证方案相比,在保障了系统安全性的同时,也降低了计算和通信开销。
关键词: 群组认证  PUF  物联网  轻量级
中图分类号: TP309.1    文献标识码: A
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(62471280);陕西省自然科学基础研究计划资助项目(2023-JC-YB-581)
APUF-Based Lightweight Group Authentication Scheme for IoT
ZHANG Longtu, SUN Lianshan, ZHU Xu
(School of Electronic Information and Artificial Intelligence, Shaanxi University of Science and Technology, Xi’an 710021, China)
cluster132@163.com; sunlianshan@sust.edu.cn; 221612166@sust.edu
Abstract: To address the security vulnerabilities in IoT node communication over open channels—such as tampering, replay attacks and physical cloning—this paper proposes a group authentication scheme integrating Physical Unclonable Functions (PUF) and Asynchronous Ratchet Trees (ART). Each IoT node leverages its intrinsic PUF to generate challenge-response pairs, ensuring group authentication security against malicious physical attacks. Concurrently, the ART protocol is employed to deploy group keys, enabling asynchronous computation and updates of group keys across nodes. Compared to existing IoT group authentication schemes, this approach maintains robust security while reducing computational and communication overhead.
Keywords: group authentication  PUF  Internet of things (IoT)  lightweight


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