مخطط تشفير مغلف بالمفتاح فعّال وآمن بشكل يمكن إثباته لشبكة مخصصة للطيران
Title An Efficient and Provably Secure Certificateless Key-Encapsulated Signcryption Scheme for Flying Ad-hoc Network
الباحث الرئيس فضل نور
التخصص: علوم الحاسب
التخصص الدقيق: Security
المستخلص: تتكون شبكة Flying Ad-hoc (FANET) من المركبات الجوية غير المأهولة (UAVs) المكلفة بمعالجة وظائف الاتصالات بطريقة مخصصة متعددة القفزات. على عكس سابقاتها ، مثل شبكات الجوال المخصصة (MANETs) والشبكات المخصصة للمركبات (VANETs) ، تعد FANET باتصال غير منقطع ، خاصة خلال الأحداث المؤقتة والتي تنص على وصول جماهيري واسع. ومع ذلك ، عادةً ما تكون الطائرات بدون طيار المشاركة في بيئة FANET محدودة الموارد ، وبالتالي فهي عرضة للهجمات الإلكترونية. من أجل حل المشكلة وتمكين الاتصال الآمن بين الطائرات بدون طيار والمحطة الأساسية (BS) ، نقترح نظام التشفير المغلف بالمفتاح (CL-KESC) غير المعتمد. يعتمد النظام على مفهوم تشفير المفتاح العام غير المعتمد (CL-PKC). نظرًا لأن CL-PKC محصن ضد مشكلات الضمان الرئيسية ، وبالتالي تتم معالجة أحد العوائق الرئيسية لتشفير المفتاح العام المستند إلى الهوية (ID-PKC). لسوء الحظ ، تعتمد نماذج البناء الحالية لـ CL-KESC على عمليات قائمة على المنحنى الإهليلجي ، وهي مكلفة من الناحية الحسابية للطائرات بدون طيار الصغيرة. لمواجهة هذه المشكلة ، في هذه الورقة ، نقدم نموذجًا جديدًا للبناء لـ CL-KESC يعتمد على تشفير منحنى Hyperelliptic (HECC). HECC هو نسخة متقدمة من المنحنى البيضاوي ويتميز بمعامل أصغر وحجم مفتاح. يمتد حجم المفتاح إلى 80 بت كحد أقصى ، على عكس المنحنى الإهليلجي الذي يتطلب حجم مفتاح 160 بت. أثبت المخطط المقترح أنه متفوق ، بشكل رئيسي من حيث الأمن والأداء ، كما يتضح من النتائج التي تم الحصول عليها من التحقق الأمني ومن خلال إجراء تحليل مقارن مع النظراء الحاليين.
Abstract: A Flying Ad-hoc Network (FANET) consists of Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) tasked to handle the communication jobs in a multi-hop ad-hoc fashion. Unlike its predecessors, i.e. Mobile Ad-hoc Networks (MANETs) and Vehicular Ad-hoc Networks (VANETs), a FANET promises uninterrupted connectivity, especially during events that are temporary and stipulate a massive audience reach. However, usually, the participating UAVs in a FANET environment are resource-constrained and are, therefore, prone to cyber-attacks. In order to resolve the issue and to enable a secure communication between the UAVs and the Base Station (BS), we propose a Certificateless Key-Encapsulated Signcryption (CL-KESC) scheme. The scheme is based on the concept of Certificateless Public Key Cryptography (CL-PKC). Since CL-PKC is immune to key escrow problems and thus one of the major drawbacks of the Identity-based Public Key Cryptography (ID-PKC) is addressed. Unfortunately, the existing construction models of CL-KESC rely on elliptic curve-based operations, which are computationally expensive for small UAVs. To counter the issue, in this paper, we present a new construction model of CL-KESC based on Hyperelliptic Curve Cryptography (HECC). HECC is an advanced version of the elliptic curve and is characterized by smaller parameter and key size. The key size stretches to a maximum of 80-bits, as opposed to the elliptic curve that demands a 160-bits key size. The proposed scheme proved to be superior, chiefly in terms of security and performance, as demonstrated by the results obtained from the security verification and by carrying out comparative analysis with the existing counterparts.