H2B：基于心跳的压电振动传感器密钥生成
密码学与安全
2019-04-02 v1 信号处理
摘要
我们提出Heartbeats-2-Bits（H2B），这是一个通过从心跳引起的皮肤振动中生成共享密钥来安全配对可穿戴设备的系统。这项工作的动机在于：心跳间隔可使用廉价且节能的压电传感器以低能耗检测，从而免除了采用心电图或光电容积描记法等复杂心跳监测器的需要，由此带来潜在的节能机会。事实上，我们的实验表明，压电传感器可在包括胸部、手腕、腰部、颈部和脚踝在内的许多不同身体位置测量心跳间隔。遗憾的是，我们也发现压电振动传感器捕获的心跳间隔信号信噪比（SNR）较低，因为它们并非作为精密心跳监测器设计，这成为H2B的关键挑战。为克服该问题，我们首先应用基于分位函数量化方法从噪声压电测量中充分提取有用熵。然后我们提出一种新颖的基于压缩感知的协调方法，以纠正由低SNR引起的两个独立生成密钥之间的高比特失配率。我们使用现成压电传感器构建了H2B原型，并在从23名参与者不同身体位置收集的数据集上评估其性能。我们的结果显示H2B具有95.6%的极高配对成功率。我们还分析并展示了H2B针对三类攻击的鲁棒性。最后，我们的功耗测量表明H2B非常节能。
引用
@article{arxiv.1904.00750,
title = {H2B: Heartbeat-based Secret Key Generation Using Piezo Vibration Sensors},
author = {Qi Lin and Weitao Xu and Jun Liu and Abdelwahed Khamis and Wen Hu and Mahbub Hassan and Aruna Seneviratne},
journal= {arXiv preprint arXiv:1904.00750},
year = {2019}
}