Geri Dön

On the establishment of pseudo random keys for body area network security using physiological signals

Gövde alan ağlarının güvenliği için fizyolojik sinyaller kullanılarak sözde rasgele anahtarlar oluşturulması

  1. Tez No: 533147
  2. Yazar: BESTE SEYMEN
  3. Danışmanlar: PROF. DR. ALBERT LEVİ, DR. DUYGU KARAOĞLAN ALTOP
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Computer Engineering and Computer Science and Control
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2019
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Sabancı Üniversitesi
  10. Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 88

Özet

Son yıllarda yaşanan teknolojik gelişmelerin yardımıyla, hastaların sağlık durumlarını uzaktan gözlemleyebilmek kolaylaştı. Hastaların gözlemlenmesi“biyosensör”adı verilen ve gövde alan ağında birbirine bağlı düğümler halinde bulunan giyilebilir cihazlar ile yapılmaktadır. Biyosensörlerin en önemli görevleri bağlı bulunulan kişiden hassas ve kritik verilerin toplanması, toplanan verilerin biyosensörler arasında iletişim kurularak analiz edilmesi ve ardından sağlık çalışanlarına gönderilmesidir. Toplanan verilerin hassas veriler olması nedeniyle veriler üzerinde yapılan işlemlerin güvenli olması gerekmektedir. Biyosensörler güvenlik saldırılarına açık olan kablosuz ağ üzerinden iletişim kurmaktadırlar. Bu nedenle, verilerin korunması ve gövde alan ağı içerisindeki iletişimin güvenliğinin sağlanması için bir güvenlik mekanizması gerekmektedir. Buna ek olarak, biyosensörlerin donanımsal kaynak kısıtlamalarının üstesinden gelinebilmesi için oluşturulan güvenlik mekanizması fazla kaynak gerektirmemelidir. Kriptografik anahtar oluşumu ve biyosensörler arası anahtar anlaşmasının rasgele ve güvenli olması, bu güvenlik mekanizmalarının en önemli öğelerindendir. Bu tezde, fizyolojik sinyaller kullanılarak güvenli ve rasgeleliği arttırılmış anahtar anlaşması sistemi (SKA-PSAR) önerilmiştir. Bu sistemin temel amacı biyosensörlerin gövde alan ağları içerisinde güvenli iletişim sağlayabilmesi için rasgeleliği yüksek kriptografik anahtarlar üretmektir. SKA-PSAR sistemi de, öncülü Karaoğlan Altop vd. tarafından önerilen SKA-PS protokolü gibi, fizyolojik sinyalleri (kalp atış hızı, kan basıncı, vb.) girdi olarak kullanmakta ve temel yapı taşı olarak küme uzlaşması mekanizmasından yararlanmaktadır. Yeni nicemleme ve ikilileştirme mekanizmaları ile daha rasgele anahtarlar üretilebilmesi, SKA-PSAR sistemini SKA-PS protolünden ayırmaktadır. Bununla beraber, SKA-PSAR sistemi tarafından oluşturulan anahtarlar ayırt edicilik ve zamansal değişim özelliklerini taşımakta ve aynı zamanda yeterince uzun bit uzunlukları ile kriptografik ataklara karşı dayanıklılık göstermektedir. Buna ek olarak, %100 doğru anahtar oluşturma yüzdesi ve %0 yanlış anahtar oluşturma yüzdesi elde edilmiştir. Son olarak, önerilen protokolün hesaplama karmaşıklığı, iletişim karmaşıklığı and hafıza gereklilikleri SKA-PS protokolüne göre yüksek çıkmıştır; fakat yüksek rasgelelik içeren anahtarlar oluşturulması için bu gereklidir.

Özet (Çeviri)

With the help of recent technological advancements especially in the last decade, it has become much easier to extensively and remotely observe medical conditions of the patients. This observation is done through wearable devices named“biosensors”that act as connected nodes on the Body Area Network (BAN). The main goal of these biosensors is to collect and provide critical and sensitive health data concerning the host individual, communicate with each other in order to make decisions based on what has been captured and relay the collected data to remote healthcare professionals. The sensitive nature of this critical data makes it extremely important to process it as securely as possible. Biosensors communicate with each other through wireless medium that is vulnerable to potential security attacks. Therefore, secure mechanisms for both data protection and intra-BAN communication are needed. Moreover, these mechanisms should be lightweight in order to overcome the hardware resource restrictions of biosensors. Random and secure cryptographic key generation and agreement among the biosensors take place at the core of these security mechanisms. In this thesis, we propose SKA-PSAR (Secure Key Agreement Using Physiological Signals with Augmented Randomness) system. The main goal of this system is to produce highly random cryptographic keys for the biosensors for secure communication in a BAN. Similar to its predecessor SKA-PS protocol by Karaoğlan Altop et al., SKA-PSAR also employs physiological signals, such as heart rate and blood pressure, as inputs for the keys and utilizes the set reconciliation mechanism as basic building block. Novel quantization and binarization methods of the Secure Key Agreement Protocol of the proposed SKA-PSAR system distinguish it from SKA-PS in a way that the former has increased the randomness of the generated keys. In addition, the generated cryptographic keys in our proposed SKA-PSAR system have distinctive and time variant characteristics as well as long enough bit sizes that can be considered resistant against a cryptographic attack. Moreover, correct key generation rate of 100% and false key generation rate of 0% have been obtained. Last but not least, results of the computational complexity, communication complexity and memory requirements of our proposed system are quite higher as compared to SKA-PS, but this is a cost that needs to be paid for achieving high randomness level.

Benzer Tezler

  1. Çok sesli mekansal pratiklerde katılımcılığın rolü: Kuzguncuk ve Yedikule bostanları

    The role of participation in polyphonic spaces: Kuzguncuk and Yedikule orchards

    BURÇİN FATMA TUNÇ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2015

    Mimarlıkİstanbul Teknik Üniversitesi

    Mimarlık Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. FUNDA UZ

  2. Ekonomi diplomasisinin ihracat üzerine etkisinin analizi

    An analysis of the efficiency of economic diplomacy on exports

    AİDA ZAİMOVİC

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Ekonomiİstanbul Üniversitesi

    İktisat Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HALİL TUNALI

  3. Farelerde in vitro embriyo kültürü ve embriyo transferinin yetişkin akciğer dokusunda toll-benzeri reseptör (TLR)-9 ekspresyonu üzerine etkisi

    Effect of in vitro embryo culture and embryo transfer on the expression of toll-like receptor (TLR)-9 in adult mouse lung tissue

    MURAT ÖZTÜRK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2017

    Histoloji ve EmbriyolojiAdnan Menderes Üniversitesi

    Histoloji ve Embriyoloji (Veterinerlik) Ana Bilim Dalı

    PROF. LEVENT KARAGENÇ

  4. Kentsel gerçekliğin imgesel yeniden üretimi: Piyalepaşa, İstanbul

    Imaginary reproduction of urban reality: Piyalepaşa, Istanbul

    GİZEM AK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Mimarlıkİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kentsel Tasarım Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ZEYNEP GÜNAY

  5. Kant'ta bir bilim olarak metafiziğin imkânı sorunu

    The problem of possibility of metaphysics as a science in Kant

    BERİVAN SEZENER

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2020

    FelsefePamukkale Üniversitesi

    Felsefe Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MİLAY KÖKTÜRK