[論文レビュー] An Authentication Protocol Based on Combined RFID-Biometric System RFID-Biometric System

Noureddine Chikouche, Foudil Cherif+1 more|arXiv (Cornell University)|Jul 24, 2012

Advanced Authentication Protocols Security参考文献 9被引用数 3

ひとこと要約

本稿では、擬似乱数生成装置（PRNG）、安全なハッシュ関数、およびバイオメトリクスハッシュ関数を用いてRFIDタグとバイオメトリクスデータを統合することで、セキュリティとプライバシーを向上させる軽量なRFIDバイオメトリクス認証プロトコルを提案する。プロトコルは相互認証、機密性、および一般的な攻撃に対する耐性を確保しており、AVISPAおよびSPANツールを用いた形式的検証によりそのセキュリティ特性が確認されている。

ABSTRACT

Radio Frequency Identification (RFID) and biometric technologies saw fast evolutions during the last years and which are used in several applications, such as access control. Among important characteristics in the RFID tags, we mention the limitation of resources (memory, energy, ...). Our work focuses on the design of a RFID authentication protocol which uses biometric data and which confirms the secrecy, the authentication and the privacy. Our protocol requires a PRNG (Pseud-Random Number Generator), a robust hash function and Biometric hash function. The Biometric hash function is used to optimize and to protect biometric data. For Security analysis of protocol proposed, we will use AVISPA and SPAN tools to verify the authentication and the secrecy.

研究の動機と目的

• RFIDベースのアクセス制御システムにおけるセキュリティおよびプライバシーの課題に対処すること。
• リソース制限のあるRFIDタグに適した軽量な認証プロトコルを設計すること。
• 生のバイオメトリクステンプレートを保存しないで、バイオメトリクスデータを安全に認証プロセスに統合すること。
• 相互認証、データ機密性、なりすましおよびリプレイ攻撃に対する耐性を確保すること。
• 自動化ツールを用いてプロトコルのセキュリティ特性を形式的に検証すること。

提案手法

• プロトコルは、セッション固有の鍵を生成するために擬似乱数生成装置（PRNG）を用いる。
• データの整合性および機密性を確保するために、強力な暗号的ハッシュ関数が採用される。
• 生のバイオメトリクスデータを安全で逆引き不可能なテンプレートに変換するために、バイオメトリクスハッシュ関数が適用される。
• タグ、リーダー、および中央サーバーが関与するチャレンジ・レスポンスメカニズムを通じて相互認証が達成される。
• 計算およびメモリのオーバーヘッドを最小限に抑えることで、低消費電力RFIDデバイスに適したプロトコル設計がなされている。
• 認証および機密性の分析を目的として、AVISPAおよびSPANツールを用いてセキュリティ特性が形式的に検証されている。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 生のバイオメトリクス情報が露呈されない状態で、バイオメトリクスデータをRFIDベースの認証に安全に統合する方法は何か？
• RQ2 リソース制限のあるRFIDシステムで強力なセキュリティを確保するための軽量な暗号コンponentsは何か？
• RQ3 提案されたプロトコルは、リプレイ攻撃、なりすまし攻撃、鍵漏洩攻撃などの一般的な攻撃に対して耐性を示せるか？
• RQ4 実用的なRFIDバイオメトリクスシステムにおいて、相互認証およびデータ機密性を形式的に検証する方法は何か？
• RQ5 AVISPAおよびSPANのような自動検証ツールは、プロトコルのセキュリティを検証するのにどの程度有効か？

主な発見

• プロトコルは、最小限の計算リソースを用いてRFIDタグ、リーダー、およびサーバー間の相互認証を成功裏に達成した。
• バイオメトリクスハッシュ関数の使用により、生のバイオメトリクスデータが一切保存されず、送信されないため、ユーザーのプライバシーが保護された。
• AVISPAおよびSPANを用いた形式的検証により、プロトコルが一般的な攻撃に対して耐性を示し、機密性を維持できること confirmed された。
• PRNGおよび暗号的ハッシュ関数の統合により、低消費電力デバイスでも効率的かつセキュアなセキュリティが実現された。
• 攻撃モデル下でもプロトコルは強固なセキュリティ特性を示し、リプレイおよびなりすまし攻撃に対する保護が可能であった。
• 形式的証明により、シンボリックモデル下でプロトコルが安全であると検証され、実世界への導入に適していることが裏付けられた。