PRZK-Bind：一种面向智慧城市数字孪生体安全绑定的物理根源零知识认证协议
密码学与安全
2025-08-26 v1 新兴技术
网络与互联网体系结构
摘要
数字孪生（DT）技术正快速成为智慧城市生态系统的必备技术，使其在物理与数字域之间实现实时同步和自主决策。然而，随着数字孪生在控制回路中扮演积极角色，如何在动态和对抗环境中安全地将其与物理实体进行绑定，仍是一个显著挑战。现有认证解决方案要么依赖静态信任模型，要么需要集中式授权，或无法提供实时和可验证的物理-数字绑定，使其不适用于面向延迟敏感和分布式部署的场景。为此，我们引入 PRZK-Bind，一种轻量级去中心化认证协议，结合 Schnorr 基于零知识证明和椭圆曲线密码学，在无需预共享密钥的情况下建立安全实时对应关系。仿真结果表明，PRZK-Bind 在性能上显著提升，延迟降低最高可达 4.5 倍，能耗降低 4 倍，同时保持的误接受率低于基准的 10 倍以上。这些发现凸显了其在未来智慧城市部署中实现高效、可靠和可信的数字孪生认证的适用性。
引用
@article{arxiv.2508.17913,
title = {PRZK-Bind: A Physically Rooted Zero-Knowledge Authentication Protocol for Secure Digital Twin Binding in Smart Cities},
author = {Yagmur Yigit and Mehmet Ali Erturk and Kerem Gursu and Berk Canberk},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.17913},
year = {2025}
}
备注
6 pages, 4 figures, 2 tables, Accepted by IEEE Global Communications Conference (GLOBECOM) 2025