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Experimental and theoretical study on physical layer authentication for IoT systems

研究課題

研究課題/領域番号 20K19801
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分60070:情報セキュリティ関連
研究機関東洋大学

研究代表者

朱 金暁  東洋大学, 情報連携学部, 助教 (30754329)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2020年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
キーワード物理層認証 / 無線通信 / セキュリティ / デバイス識別 / authentication / radiometric feature / device identification / wireless communication / physical layer security / physical layer / visibility graph / identification / fractal dimension / PLA / RF Feature / USRP / IoT / Authentication
研究開始時の研究の概要

This project will study a novel physical layer authentication (PLA) scheme to enhance the authentication ability of communication systems and protect IoT systems against security attacks, such as impersonation attack. The study will be conducted from both experimental and theoretical aspects. Particularly, in the first year, I will construct an experiment testbed and collect data of radio frequency feature from various wireless devices; in the second year, I will extract the raw data, then conduct statistical analysis to explore new features and design novel PLA schemes.

研究成果の概要

IoTネットワークに接続する無線機器が増えている一方,IoTネットワークで効果的な認証システムを設定することは非常に重要な課題である.本研究では,IoTネットワークにおける無線機器認証の課題の解決へ向けて,実験システムを構築し,無線機器のハードウェアの欠陥で生成された無線信号特徴(RF Fingerprints, 無線指紋)を実験システム上で捕え,これらの特徴データを活かした無線機器の認証技術を研究開発した.また,実験とシミュレーションにより開発した認証技術の有効性を示した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の目的は,IoTネットワークにおける無線機器認証の課題を解決することである.従来の認証方法では,無線機器の身分情報を暗号鍵で暗号化して認証を行っていましたが,IoTでは膨大な数の無線機器に対して鍵の配布や管理が非常に困難である.本研究では,暗号鍵を使わない物理層認証方法を研究した.具体的には,実験システムを構築し,人間の指紋のようなデバイス指紋を研究開発して実験システムでその有効性を示した.

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 4件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] 西安電子科技大学(中国)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] Fractal Dimension of DSSS Frame Preamble: Radiometric Feature for Wireless Device Identification2023

    • 著者名/発表者名
      Li Xufei、Chen Yin、Zhu Jinxiao、Zeng Shuiguang、Shen Yulong、Jiang Xiaohong、Zhang Daqing
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Mobile Computing

      巻: 0 ページ: 1-15

    • DOI

      10.1109/tmc.2023.3235497

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Time-frequency fusion for enhancement of deep learning-based physical layer identification2023

    • 著者名/発表者名
      Zeng Shuiguang、Chen Yin、Li Xufei、Zhu Jinxiao、Shen Yulong、Shiratori Norio
    • 雑誌名

      Ad Hoc Networks

      巻: 142 ページ: 103099-103099

    • DOI

      10.1016/j.adhoc.2023.103099

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] On the Performance Supremum of CFO Based Physical Layer Identification2022

    • 著者名/発表者名
      Zeng Shuiguang、Chen Yin、Li Xufei、Shen Yulong、Zhao Dongmei、Zhu Jinxiao、Shiratori Norio
    • 雑誌名

      Wireless Communications and Mobile Computing

      巻: 2022 ページ: 1-14

    • DOI

      10.1155/2022/3657706

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Visibility graph entropy based radiometric feature for physical layer identification2022

    • 著者名/発表者名
      Shuiguang Zeng, Yin Chen, Xufei Li, Jinxiao Zhu, Yulong Shen, Norio Shiratori
    • 雑誌名

      Ad Hoc Networks

      巻: 127 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1016/j.adhoc.2022.102780

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] New Radiometric Feature for Wireless Device Recognition2021

    • 著者名/発表者名
      Jinxiao Zhu
    • 学会等名
      The 1st Workshop on Intelligent IoT for Empowering the People’s Lifestyle and Well-being
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [産業財産権] 通信装置及びプログラム2021

    • 発明者名
      陳寅、中澤仁、朱金暁
    • 権利者名
      学校法人慶應義塾[60%]、学校法人東洋大学[40%]
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2021-087819
    • 出願年月日
      2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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