基于物理挑战响应认证的主动传感器抗完整性攻击弹性与恢复
密码学与安全
2016-05-16 v2
摘要
嵌入式传感系统普遍用于生命和安全关键系统，如飞机、汽车和医疗保健中的系统。这些传感器的传统安全机制侧重于数据加密和其他后处理技术，但传感器本身在物理/模拟域中往往仍易受攻击。如果攻击者在数字化之前操纵物理/模拟信号，事后再多的数字安全机制也无济于事。幸运的是，自然对这些模拟信号的行为方式施加了基本约束。本工作提出 PyCRA，一种物理挑战-响应认证方案，旨在保护主动传感系统免受发生在模拟域中的物理攻击。PyCRA 通过随机但刻意设计的物理探针持续挑战周围环境，为主动传感器提供安全性。通过分析这些探针的响应，并利用攻击者无法改变基础物理定律这一事实，我们提供了一种不仅检测恶意攻击而且对其提供弹性的认证机制。我们通过使用两个传感系统的若干案例研究证明了 PyCRA 的有效性：(1) 机器人和汽车中类似轮速传感器的磁传感器，以及 (2) 许多安全关键应用中使用的商用 RFID 标签。最后，我们概述了通过混淆阶段——一段低信噪比的时期，使攻击者更难正确识别和响应 PyCRA 的物理挑战——进一步增强 PyCRA 对主动攻击的弹性的方法和理论证明。在此过程中，我们评估了 PyCRA 的鲁棒性和局限性，最后概述了所提认证机制的实际考虑和进一步应用。
引用
@article{arxiv.1605.02062,
title = {Attack Resilience and Recovery using Physical Challenge Response Authentication for Active Sensors Under Integrity Attacks},
author = {Yasser Shoukry and Paul Martin and Yair Yona and Suhas Diggavi and Mani Srivastava},
journal= {arXiv preprint arXiv:1605.02062},
year = {2016}
}
备注
Shorter version appeared in ACM ACM Conference on Computer and Communications (CCS) 2015