Privacy preserving authentication system based on non-interactive zero knowledge proof suitable for Internet of Things

2021 ◽  
Author(s):  
Ashutosh Dhar Dwivedi ◽  
Rajani Singh ◽  
Uttam Ghosh ◽  
Raghava Rao Mukkamala ◽  
Amr Tolba ◽  
...  
Keyword(s):  
Internet Of Things ◽  
Privacy Preserving ◽  
Zero Knowledge ◽  
Authentication System ◽  
Zero Knowledge Proof

scholarly journals An access control model for the Internet of Things based on zero-knowledge token and blockchain

2021 ◽  
Vol 2021 (1) ◽  
Author(s):  
Lihua Song ◽  
Xinran Ju ◽  
Zongke Zhu ◽  
Mengchen Li
Keyword(s):  
Internet Of Things ◽  
Access Control ◽  
Single Point ◽  
Control Model ◽  
Third Party ◽  
Security Level ◽  
Zero Knowledge ◽  
Access Control Model ◽  
Test Analysis ◽  
Zero Knowledge Proof

AbstractInformation security has become a hot topic in Internet of Things (IoT), and traditional centralized access control models are faced with threats such as single point failure, internal attack, and central leak. In this paper, we propose a model to improve the access control security of the IoT, which is based on zero-knowledge proof and smart contract technology in the blockchain. Firstly, we deploy attribute information of access control in the blockchain, which relieves the pressure and credibility problem brought by the third-party information concentration. Secondly, encrypted access control token is used to gain the access permission of the resources, which makes the user's identity invisible and effectively avoids attribute ownership exposure problem. Besides, the use of smart contracts solves the problem of low computing efficiency of IoT devices and the waste of blockchain computing power resources. Finally, a prototype of IoT access control system based on blockchain and zero-knowledge proof technology is implemented. The test analysis results show that the model achieves effective attribute privacy protection, compared with the Attribute-Based Access Control model of the same security level, the access efficiency increases linearly with the increase of access scale.

scholarly journals Specifying and implementing privacy-preserving cryptographic protocols

2008 ◽  
Author(s):  
Θεόδωρος Μπαλόπουλος
Keyword(s):  
Formal Method ◽  
Homomorphic Encryption ◽  
Cryptographic Protocols ◽  
Privacy Preserving ◽  
Blind Signature ◽  
Zero Knowledge ◽  
Onion Routing ◽  
Zero Knowledge Proof

Η διατριβή αυτή ασχολείται με την προδιαγραφή και υλοποίηση πρωτοκόλλων ασφάλειας με απαιτήσεις διασφάλισης ιδιωτικότητας, όπως για παράδειγμα τα πρωτόκολλα ηλεκτρονικών μετρητών, ηλεκτρονικής ψηφοφορίας και επιλεκτικής αποκάλυψης δεδομένων. Ο στόχος, όσον αφορά την προδιαγραφή τους, είναι αυτή να γίνει με τυπική μέθοδο (formal method), και, όσον αφορά την υλοποίησή τους, να βασίζεται στην προδιαγραφή τους και να διασφαλίζει τις περί ιδιωτικότητας απαιτήσεις. Το υπάρχον ερευνητικό έργο στη διεθνή βιβλιογραφία σε τυπικές μεθόδους δεν καλύπτει επαρκώς τα πρωτόκολλα ασφάλειας με απαιτήσεις διασφάλισης ιδιωτικότητας όσο άλλων ειδών πρωτόκολλα ασφάλειας, όπως τα πρωτόκολλα αυθεντικοποίησης. Στην παρούσα διατριβή υποστηρίζεται ότι οι λόγοι για αυτή την ανεπάρκεια μελέτης είναι οι εξής: Πρώτον, ότι τα πρωτόκολλα με απαιτήσεις διασφάλισης ιδιωτικότητας βασίζονται σε πιο εξειδικευμένη κρυπτογραφία, όπως η δέσμευση (commitment), η τυφλή υπογραφή (blind signature), η απόδειξη μηδενικής γνώσης (zero-knowledge proof), η ομομορφική κρυπτογραφία (homomorphic encryption), το mix του Chaum και το onion routing. Δεύτερον, ότι είναι απαραίτητη η διαφοροποίηση στη μοντελοποίηση της κλασικής κρυπτογραφίας (συμμετρική και ασύμμετρη κρυπτογράφηση και ψηφιακές υπογραφές) που τα πρωτόκολλα αυτά χρησιμοποιούν από κοινού με τα υπόλοιπα πρωτόκολλα. Η διατριβή αυτή χρησιμοποιεί ως βάση τη γλώσσα προδιαγραφής πρωτοκόλλων Typed MSR [14, 15], καθώς και την προηγούμενη εργασία μας στην ίδια [10, 7, 9, 8, 6] ερευνητική κατεύθυνση και στοχεύει με τροποποιήσεις και προσθήκες να την μετατρέψει σε κατάλληλη, αφενός για την προδιαγραφή πρωτοκόλλων με απαιτήσεις διασφάλισης ιδιωτικότητας, αφετέρου για την προδιαγραφή ενός κατά Dolev-Yao επιτιθέμενου [19] σχεδιασμένου για επίθεση σε πρωτόκολλα τέτοιου είδους. Επιπλέον, χρησιμοποιεί ως βάση τη γλώσσα Jif [30, 31, 29], καθώς και την προηγούμενη εργασία μας [6] στην ίδια ερευνητική κατεύθυνση και στοχεύει να επιδείξει πως η γλώσσα αυτή, που διαθέτει σύστημα τύπων για απαιτήσεις ασφάλειας, μπορεί να χρησιμοποιηθεί με τέτοιον τρόπο ώστε οι αδυναμίες στην υλοποίηση πρωτοκόλλων ασφαλείας όσον αφορά τη συνδεσιμότητα (linkability) να μπορούν να ανιχνευτούν με ένα συνδυασμό στατικών και δυναμικών (runtime) ελέγχων. Τα βασικά συμπεράσματα της διατριβής αυτής είναι τα ακόλουθα: 1. Προκειμένου η Typed MSR να είναι κατάλληλη για την προδιαγραφή πρωτοκόλλων ασφάλειας με απαιτήσεις ιδιωτικότητας, δεν θα πρέπει να μοντελοποιεί τη συμμετρική και την ασύμμετρη κρυπτογράφηση ως αιτιοκρατική. Μια τέτοια απλούστευση μπορεί να μη δημιουργεί προβλήματα στη μοντελοποίηση άλλων πρωτοκόλλων, αλλά οδηγεί σε ανύπαρκτες αδυναμίες διασύνδεσης στα πρωτόκολλα που μελετούμε στην παρούσα διατριβή. 2. Μπορούμε να κατασκευάσουμε υψηλού επιπέδου μοντελοποιήσεις για κρυπτογραφία πιο σύνθετη από την κλασική, όπως είναι η δέσμευση, η τυφλή υπογραφή, η απόδειξη μηδενικής γνώσης και η ομομορφική κρυπτογραφία. 3. Η χρήση μη διαδραστικών μοντελοποιήσεων για τις αποδείξεις μηδενικής γνώσης οδηγεί στην απλοποίηση τόσο της προδιαγραφής των πρωτοκόλλων, όσο και της μετατροπής αυτής σε υλοποίησή τους. 4. Με βάση τις προαναφερθείσες αλλαγές και προσθήκες, η Typed MSR γίνεται κατάλληλη για την προδιαγραφή πρωτοκόλλων ασφάλειας με απαιτήσεις ιδιωτικότητας, όπως δείχνει η προδιαγραφή των δύο πρωτοκόλλων ηλεκτρονικής ψηφοφορίας που περιέχονται στην παρούσα διατριβή. 5. Ένα απλό σύστημα τύπων, που χρησιμοποιείται παράλληλα με το σύστημα τύπων της Typed MSR, αποτρέπει συγκεκριμένες εσφαλμένες χρήσεις της κρυπτογραφίας που μπορεί να οδηγήσουν σε αδυναμίες συνδεσιμότητας, καθώς και να παρακολουθήσει την απειλή συνδεσιμότητας που προκύπτει από κάθε πιθανή χρήση της κρυπτογραφίας. 6. Είναι απαραίτητη η ενημέρωση του εκφρασμένου σε Typed MSR μοντέλου του κατά Dolev-Yao επιτιθέμενου με βάση τα παραπάνω, ώστε να μπορεί πλέον να επιτεθεί στα πρωτόκολλα τα οποία μελετάμε. 7. Η ενημερωμένη αυτή έκδοση του κατά Dolev-Yao επιτιθέμενου δημιουργεί ένα τυπικό (formal) περιβάλλον, στο οποίο μπορούν να εκφραστούν αδυναμίες διασύνδεσης των πρωτοκόλλων. 8. Τα παραπάνω μπορούν να αποτελέσουν τη βάση για τη χρήση της γλώσσας Jif με τέτοιο τρόπο, ώστε οι αδυναμίες στην υλοποίηση πρωτοκόλλων ασφαλείας όσον αφορά τη συνδεσιμότητα να μπορούν να ανιχνευτούν με ένα συνδυασμό στατικών και δυναμικών ελέγχων. 9. Η συνδεσιμότητα δεν είναι δυνατό να ελεγχθεί στατικά στη γενική περίπτωση, αλλά μπορεί να ελέγχεται δυναμικά κατά την εκτέλεση των πρωτοκόλλων. 10. Οι κανόνες της Typed MSR με τους οποίους παράγονται τα καινούρια μηνύματα τα οποία μπορεί να σχηματίσει ο κατά Dolev-Yao επιτιθέμενος από ένα σύνολο γνωστών μηνυμάτων χωρίζονται σε δύο κατηγορίες, ανάλογα με το αν χρησιμοποιούνται στη φάση αποδόμησης των γνωστών μηνυμάτων ή στη φάση κατασκευής των καινούριων. Συγκεκριμένα μηνύματα που βασίζονται στην κρυπτογραφία της διατριβής αυτής δεν μπορούν όμως να χωριστούν σε μία από τις δύο κατηγορίες, καθώς είναι ωφέλιμη η χρήση τους και στις δύο αυτές φάσεις.

scholarly journals Privacy-Preserving Traffic Management: A Blockchain and Zero-Knowledge Proof Inspired Approach

IEEE Access ◽  
2020 ◽  
Vol 8 ◽  
pp. 181733-181743
Author(s):  
Wanxin Li ◽  
Hao Guo ◽  
Mark Nejad ◽  
Chien-Chung Shen
Keyword(s):  
Traffic Management ◽  
Privacy Preserving ◽  
Zero Knowledge ◽  
Zero Knowledge Proof

Overview of privacy preserving technologies for distributed ledgers

2021 ◽  
Vol 9 (1) ◽  
pp. 55-68
Author(s):  
D. O. Kondyrev ◽  
Keyword(s):  
Privacy Preserving ◽  
Zero Knowledge ◽  
Advantages And Disadvantages ◽  
Anonymous Signatures ◽  
Zero Knowledge Proof

The paper analyzes the privacy preserving problem for distributed ledgers. It provides an overview of technologies such as mixers, zero-knowledge proof algorithms, homo- morphic encryption, secure multi-party computation, anonymous signatures, and hardware solutions. Advantages and disadvantages of each technology are identified, as well as usage samples in the existing distributed ledgers. As a result, unsolved problems and prospects for further research are formulated.

An Efficient Privacy-Preserving Credit Score System Based on Noninteractive Zero-Knowledge Proof

2021 ◽  
pp. 1-10
Author(s):  
Chao Lin ◽  
Min Luo ◽  
Xinyi Huang ◽  
Kim-Kwang Raymond Choo ◽  
Debiao He
Keyword(s):  
Privacy Preserving ◽  
Zero Knowledge ◽  
Score System ◽  
Credit Score ◽  
Zero Knowledge Proof

scholarly journals ZKSENSE: A Friction-less Privacy-Preserving Human Attestation Mechanism for Mobile Devices

2021 ◽  
Vol 2021 (4) ◽  
pp. 6-29
Author(s):  
Iñigo Querejeta-Azurmendi ◽  
Panagiotis Papadopoulos ◽  
Matteo Varvello ◽  
Antonio Nappa ◽  
Jiexin Zhang ◽  
...  
Keyword(s):  
Mobile Devices ◽  
Privacy Preserving ◽  
Sensor Data ◽  
The Internet ◽  
Zero Knowledge ◽  
Classification Result ◽  
Privacy Concerns ◽  
Remote Server ◽  
User Data ◽  
Zero Knowledge Proof

Abstract Recent studies show that 20.4% of the internet traffic originates from automated agents. To identify and block such ill-intentioned traffic, mechanisms that verify the humanness of the user are widely deployed, with CAPTCHAs being the most popular. Traditional CAPTCHAs require extra user effort (e.g., solving mathematical puzzles), which can severely downgrade the end-user’s experience, especially on mobile, and provide sporadic humanness verification of questionable accuracy. More recent solutions like Google’s reCAPTCHA v3, leverage user data, thus raising significant privacy concerns. To address these issues, we present zkSENSE: the first zero-knowledge proof-based humanness attestation system for mobile devices. zkSENSE moves the human attestation to the edge: onto the user’s very own device, where humanness of the user is assessed in a privacy-preserving and seamless manner. zkSENSE achieves this by classifying motion sensor outputs of the mobile device, based on a model trained by using both publicly available sensor data and data collected from a small group of volunteers. To ensure the integrity of the process, the classification result is enclosed in a zero-knowledge proof of humanness that can be safely shared with a remote server. We implement zkSENSE as an Android service to demonstrate its effectiveness and practicality. In our evaluation, we show that zkSENSE successfully verifies the humanness of a user across a variety of attacking scenarios and demonstrate 92% accuracy. On a two years old Samsung S9, zkSENSE’s attestation takes around 3 seconds (when visual CAPTCHAs need 9.8 seconds) and consumes a negligible amount of battery.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document