Secure authentication protocol for Internet of Things
Protocole d’authentification sécurisé pour les objets connectés
Résumé
The interconnection of private resources on public infrastructure, user mobility and the emergence of new technologies (vehicular networks, sensor networks, Internet of things, etc.) have added new requirements in terms of security on the server side as well as the client side. Examples include the processing time, mutual authentication, client participation in the choice of security settings and protection against traffic analysis. Internet of Things (IoT) is in widespread use and its applications cover many aspects of today's life, which results in a huge and continuously increasing number of objects distributed everywhere.Security is no doubt the element that will improve and strengthen the acceptability of IoT, especially that this large scale deployment of IoT systems will attract the appetite of the attackers. The current cyber-attacks that are operational on traditional networks will be projected towards the Internet of Things. Security is so critical in this context given the underlying stakes; in particular, authentication has a critical importance given the impact of the presence of malicious node within the IoT systems and the harm they can cause to the overall system. The research works in this thesis aim to advance the literature on IoT authentication by proposing three authentication schemes that satisfy the needs of IoT systems in terms of security and performance, while taking into consideration the practical deployment-related concerns. One-Time Password (OTP) is an authentication scheme that represents a promising solution for IoT and smart cities environments. This research work extends the OTP principle and propose a new approach to generate OTP based on Elliptic Curve Cryptography (ECC) and Isogeny to guarantee the security of such protocol. The performance results obtained demonstrate the efficiency and effectiveness of our approach in terms of security and performance.We also rely on blockchains in order to propose two authentication solutions: first, a simple and lightweight blockchain-based authentication scheme for IoT systems based on Ethereum, and second, an adaptive blockchain-based authentication and authorization approach for IoT use cases. We provided a real implementation of our proposed solutions. The extensive evaluation provided, clearly shows the ability of our schemes to meet the different security requirements with a lightweight cost in terms of performance.
L’interconnexion de ressources privées sur une infrastructure publique, la mobilité des utilisateurs et l’émergence des nouvelles technologies (réseaux véhiculaires, réseaux de capteurs, Internet des objets, etc) ont ajouté des nouvelles exigences en terme de sécurité du coté serveur et celui du client. L’Internet des objets ou IoT (Internet of Things) semble répondre à des usages bien accueillis par le grand public. On trouve ainsi les applications de l’IoT dans tous les domaines de la vie du quotidien. Les objets Internet sont ainsi prévus en très grand nombre et ceci à une très grande échelle. La sécurité est l’élément majeur qui renforcera d’une manière certaine une acceptation encore plus grande des IoT par les citoyens et les entreprises. Par ailleurs, le déploiement à grande échelle des objets connectés, sera convoité par les attaques de tout bord. Les cyberattaques opérationnelles sur les réseaux traditionnels seront projetées vers l’internet des objets. La sécurité est ainsi critique dans ce contexte au vu les enjeux sous-jacents. Les travaux de recherche menés dans cette thèse visent à faire avancer la littérature sur l'authentification IoT en proposant trois schémas d'authentification qui répondent aux besoins des systèmes IoT en termes de sécurité et de performances, tout en prenant en compte les aspects pratiques liées au déploiement. L'OTP (One-Time Password) est une méthode d’authentification qui représente une solution prometteuse pour les environnements des objets connectés et les villes intelligentes. Ce travail de recherche étend le principe OTP et propose une méthode d’authentification légère utilisant une nouvelle approche de la génération OTP qui s’appuie sur la cryptographie à courbe elliptique (ECC) et l’isogénie pour garantir la sécurité. Les résultats de performance obtenus démontrent l’efficacité de notre approche en termes de sécurité et de performance.Nous nous appuyons sur la blockchain pour proposer deux solutions d’authentification: premièrement, une solution d’authentification simple et légère basée sur Ethereum, et deuxiemement, une approche adaptative d’authentification et d’autorisation basée sur la blockchain pour les cas d’utilisation de l’IoT. Nous avons fourni une véritable implémentation de ses approches. L’évaluation approfondie fournie montre clairement la capacité de nos systèmes à répondre aux différentes exigences de sécurité, avec un coût léger en terme de performance.
Origine : Version validée par le jury (STAR)