距離制限プロトコル

距離制限プロトコルは、検証者Vが証明者Pまでの物理的な距離の上限を設定できるようにする暗号プロトコルである^。[1]

これらは、チャレンジビットを送信してから対応する応答ビットを受信するまでの遅延時間を計測することに基づいています。応答の遅延時間により、V は往復の遅延時間を光速の 2 倍で割って距離の上限を計算できます。この計算は、電磁波がほぼ光速で移動するが、それより速く移動することはできないという事実に基づいています。^[2]

距離制限プロトコルにはさまざまな用途があります。たとえば、建物の入口で人が暗号化識別プロトコルを実行する場合、建物内のアクセス制御コンピュータは、応答する人が数メートル以内にいることを保証したいと考えます。

RF実装

無線周波数距離境界プロトコルによって計算される距離境界は、わずかな処理遅延にも非常に敏感です。これは、システム内のどこで遅延が発生しても、時間を距離に変換するために約 299,792,458 m/s (光速) で乗算されるためです。つまり、ナノ秒単位の遅延でも、距離境界に大きな誤差が生じます (1 ns のタイミング誤差は 15 cm の距離誤差に相当します)。

極めて厳しいタイミング制約と、距離制限プロトコルでは証明者が検証者から送信されたチャレンジに適切な関数を適用することが必要であるという事実のため、実際の物理ハードウェアで距離制限を実装するのは簡単ではありません。従来の無線では、適用される関数が単純なXORであっても、処理時間が桁違いに長すぎます。

2010年、ラスムッセンとカプクンは、純粋なアナログ部品を使用して証明器に関数を適用する方法を考案しました。^[3] その結果、チャレンジを受信してから応答を返すまでの処理遅延が1ナノ秒未満の回路が生まれました。この処理遅延は、最大15cmの潜在的な距離誤差につながります。

2015年に、同じプロトコルが修正され、プロトタイプ化され、屋内と屋外の10か所で実際に評価されました。著者らは、当初考案されたプロトコルを「チャネル選択」から「偏波選択」に変更し、エネルギー、スペクトル、ハードウェアの面で設計全体を節約しました。また、受動的でありながら安全な方法でデバイスを同期するためのスキームも提案しました。さらに、著者らはノイズ分析を考慮に入れ、実験中にビットエラー率を計算し、プロトコルの失敗、誤承認、誤拒否の確率を推定しました。^[4]

参考文献

^ Brands, Stefan; Chaum, David (1994)、Helleseth, Tor (ed.)、「距離境界プロトコル」、Advances in Cryptology – EUROCRYPT '93、vol. 765、Springer Berlin Heidelberg、pp. 344–359、CiteSeerX 10.1.1.51.6437、doi :10.1007/3-540-48285-7_30、ISBN 9783540576006
^ Stajano, Frank; Meadows, Catherine; Capkun, Srdjan; Moore, Tyler (2007-06-22)。アドホックおよびセンサーネットワークのセキュリティとプライバシー: 第 4 回ヨーロッパワークショップ、ESAS 2007、ケンブリッジ、英国、2007 年 7 月 2 日～3 日、議事録。Springer Science & Business Media。ISBN 978-3-540-73274-7。
^ 「RF距離境界の実現」（PDF）。
^ Muhammad Jawad Hussain、Li Lu、Hongzi Zhu (2015)。「TIGHT: パッシブワイヤレスデバイス 向けのクロスレイヤー RF 距離境界の実現」。IEEE Transactions on Wireless Communications。14 ( 6): 3076–3085。doi : 10.1109 /TWC.2015.2400440。S2CID 2488096 。

Ioana Boureanu、Aikaterini Mitrokotsa、Serge Vaudenay、「実用的かつ証明可能なセキュリティの距離制限」、Information Security Conference (ISC) 2013 の議事録。
Kasper Bonne Rasmussen、Srdjan Capkun、「RF 距離制限の実現」。USENIX セキュリティシンポジウムの議事録、2010 年
Gildas Avoine、Muhammad Ali Bingöl、Süleyman Kardaş、Cédric Lauradoux、Benjamin Martin、「RFID 距離境界プロトコルを分析するためのフレームワーク」。Journal of Computer Security、2010 年 8 月。
Srdjan Capkun、Jean-Pierre Hubaux、「ワイヤレスネットワークにおける安全なポジショニング」、IEEE Journal on Selected Areas in Communications: Special Issue on Security in Wireless Ad Hoc Networks、2006 年 2 月。
Gerhard Hancke、Markus Kuhn: RFID 距離制限プロトコル。Proceedings SecureComm 2005。
Srdjan Capkun、Levente Buttyán、Jean-Pierre Hubaux、「SECTOR: マルチホップ無線ネットワークにおけるノード遭遇の安全な追跡」。ACM アドホックおよびセンサーネットワークのセキュリティに関するワークショップ (SASN) の議事録、2003 年。

[1] Brands, Stefan; Chaum, David (1994)、Helleseth, Tor (ed.)、「距離境界プロトコル」、Advances in Cryptology – EUROCRYPT '93、vol. 765、Springer Berlin Heidelberg、pp. 344–359、CiteSeerX 10.1.1.51.6437、doi :10.1007/3-540-48285-7_30、ISBN 9783540576006

[2] Stajano, Frank; Meadows, Catherine; Capkun, Srdjan; Moore, Tyler (2007-06-22)。アドホックおよびセンサーネットワークのセキュリティとプライバシー: 第 4 回ヨーロッパワークショップ、ESAS 2007、ケンブリッジ、英国、2007 年 7 月 2 日～3 日、議事録。Springer Science & Business Media。ISBN 978-3-540-73274-7。

[3] 「RF距離境界の実現」（PDF）。

[4] ^ Muhammad Jawad Hussain、Li Lu、Hongzi Zhu (2015)。「TIGHT: パッシブワイヤレスデバイス 向けのクロスレイヤー RF 距離境界の実現」。IEEE Transactions on Wireless Communications。14 ( 6): 3076–3085。doi : 10.1109 /TWC.2015.2400440。S2CID 2488096 。