Avaliação de Protocolos de Acordo de Chave Baseados em Sinais Fisiológicos para Redes Corporais sem Fio

  • Caio V. F. Silva Universidade Federal de Viçosa
  • Samuel P. C. Sena Universidade Federal de Viçosa
  • Kristtopher K. Coelho Universidade Federal de Viçosa
  • Edelberto F. Silva Universidade Federal de Juiz de Fora
  • Alex B. Vieira Universidade Federal de Juiz de Fora
  • Michele Nogueira Universidade Federal de Minas Gerais
  • José Augusto M. Nacif Universidade Federal de Viçosa

Resumo


Os dispositivos em uma rede corporal sem fio monitoram sinais clínicos de pacientes. A importância contida nestes dados sugerem que devam ser transmitidos e mantidos de forma privada e segura. Com base nos princípios de segurança e as especificidades da rede, este trabalho objetiva apresentar uma análise empírica acerca do desempenho e consumo de recursos de hardware por protocolos de autenticação. Foram realizadas análises acerca de tempo de execução, consumo de memória, goodput, além das métricas de falsa aceitação e falsa rejeição sobre tentativas de autenticação. Ao explorar os resultados, é notável o trade-off entre os protocolos, principalmente sobre tempo de execução e consumo de memória, além da precisão durante o processo de autenticação.
Palavras-chave: Protocolos de Acordo de Chave, Sinais Biométricos, ECG, PPG, Redes Corporais sem Fio

Referências

P. Rawat, K. D. Singh, H. Chaouchi, and J. M. Bonnin, “Wireless sensor networks: a survey on recent developments and potential synergies,” The Journal of supercomputing, vol. 68, no. 1, pp. 1–48, 2014.

S. Movassaghi, M. Abolhasan, J. Lipman, D. Smith, and A. Jamalipour, “Wireless body area networks: A survey,” IEEE Communications surveys & tutorials, vol. 16, no. 3, pp. 1658–1686, 2014.

Q. Liu, K. G. Mkongwa, and C. Zhang, “Performance issues in wireless body area networks for the healthcare application: A survey and future prospects,” SN Applied Sciences, vol. 3, no. 2, pp. 1–19, 2021.

K. K. Coelho, M. Nogueira, M. C. Marim, E. F. Silva, A. B. Vieira, and J. A. M. Nacif, “Lorena: Low memory symmetric-key generation method for based on group cryptography protocol applied to the internet of healthcare things,” IEEE Access, vol. 10, pp. 12 564–12 579, 2022.

S. Cherukuri, K. K. Venkatasubramanian, and S. K. S. Gupta, “Biosec: a biometric based approach for securing communication in wireless networks of biosensors implanted in the human body,” in 2003 International Conference on Parallel Processing Workshops, 2003. Proceedings., 2003, pp. 432–439.

A. Ali and F. A. Khan, “Key agreement schemes in wireless body area networks: Taxonomy and state-of-the-art,” Journal of medical systems, vol. 39, no. 10, p. 115, 2015.

K. T. Nguyen, M. Laurent, and N. Oualha, “Survey on secure communication protocols for the internet of things,” Ad Hoc Networks, vol. 32, pp. 17–31, 2015.

A. V. Guglielmi, A. Muraro, G. Cisotto, and N. Laurenti, “Information theoretic key agreement protocol based on ecg signals,” arXiv preprint arXiv:2105.07037, 2021.

E. Marin, E. A. Rúa, D. Singelée, and B. Preneel, “A survey on physiological-signal-based security for medical devices,” Cryptology ePrint Archive, 2016.

A. Juels and M. Wattenberg, “A fuzzy commitment scheme,” in Proceedings of the 6th ACM conference on Computer and communications security, 1999, pp. 28–36.

A. Juels and M. Sudan, “A fuzzy vault scheme,” in Proceedings IEEE International Symposium on Information Theory, 2002, pp. 408–.

K. K. Venkatasubramanian, A. Banerjee, and S. K. Gupta, “Ekgbased key agreement in body sensor networks,” in IEEE INFOCOM Workshops. IEEE, 2008, pp. 1–6.

H. Wang, H. Fang, L. Xing, and M. Chen, “An integrated biometricbased security framework using wavelet-domain hmm in wireless body area networks (wban),” in 2011 IEEE international conference on communications (ICC). IEEE, 2011, pp. 1–5.

W. Wang, K. Hua, M. Hempel, D. Peng, H. Sharif, and H.-H. Chen, “A stochastic biometric authentication scheme using uniformed gmm in wireless body area sensor networks,” in 21st Annual IEEE International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications. IEEE, 2010, pp. 1620–1624.

C. C. Y. Poon, Yuan-Ting Zhang, and Shu-Di Bao, “A novel biometrics method to secure wireless body area sensor networks for telemedicine and m-health,” IEEE Communications Magazine, vol. 44, no. 4, 2006.

K. K. Venkatasubramanian, A. Banerjee, and S. K. S. Gupta, “Pska: Usable and secure key agreement scheme for body area networks,” IEEE Transactions on Information Technology in Biomedicine, vol. 14, no. 1, pp. 60–68, 2009.

C. Hu, X. Cheng, F. Zhang, D. Wu, X. Liao, and D. Chen, “Opfka: Secure and efficient ordered-physiological-feature-based key agreement for wireless body area networks,” in 2013 Proceedings IEEE INFOCOM. IEEE, 2013, pp. 2274–2282.

A. I. Kalyakulina, I. I. Yusipov, V. A. Moskalenko, A. V. Nikolskiy, A. A. Kozlov, K. A. Kosonogov, N. Y. Zolotykh, and M. V. Ivanchenko, “Lu electrocardiography database: a new open-access validation tool for delineation algorithms,” arXiv preprint arXiv:1809.03393, 2018.

A. Vale-Cardoso, M. Moreira, K. K. Coelho, A. Vieira, A. Santos, M. Nogueira, and J. A. M. Nacif, “A low-cost electronic system for human-body communication,” Electronics, vol. 9, no. 11, p. 1928, 2020.
Publicado
21/11/2022
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SILVA, Caio V. F.; SENA, Samuel P. C.; COELHO, Kristtopher K.; SILVA, Edelberto F.; VIEIRA, Alex B.; NOGUEIRA, Michele; NACIF, José Augusto M.. Avaliação de Protocolos de Acordo de Chave Baseados em Sinais Fisiológicos para Redes Corporais sem Fio. In: ARTIGOS COMPLETOS - SIMPÓSIO BRASILEIRO DE ENGENHARIA DE SISTEMAS COMPUTACIONAIS (SBESC), 12. , 2022, Fortaleza/CE. Anais [...]. Porto Alegre: Sociedade Brasileira de Computação, 2022 . p. 17-24. ISSN 2763-9002. DOI: https://doi.org/10.5753/sbesc_estendido.2022.227180.