ERI: Dynamic Wireless Channel Pad: A Lightweight and Effective Security Design Towards Non-cryptographic IoT Confidentiality

ERI:动态无线通道垫:面向非加密物联网机密性的轻量级且有效的安全设计

基本信息

  • 批准号:
    2139028
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 20万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2022-08-01 至 2024-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The variety and novelty of different IoT applications indeed improve the efficiency and service quality of our daily lives. But it also incurs on a range of security concerns. As IoT devices may gather geographical information, monitor users’ privacy activities, and record clients’ biometric features, one of the critical concerns is how to preserve the confidentiality of such sensitive-data traffic when IoT devices communicate with others. Specifically, due to the broadcast nature of wireless signals, conversations between IoT devices are vulnerable to eavesdropping attacks. This project aims to enforce security in devices that cannot afford cryptography operations. In particular, the project will develop a lightweight channel-aware security design that can deliver information securely and is suitable for implementation in resource-limited IoT devices. The scheme will be fined-grained and not protocol-oriented. It is potentially compatible with all existing wireless standards (e.g., WiFi 6, Zigbee, Bluetooth, 5G) and can accommodate diverse requirements of different wireless networks (e.g. cellular network, Wi-Fi network, satellite communication). In addition, the scheme developed will be useful beyond IoT applications. It can be deployed over any network featured with wireless connectivity, especially for those lacking key management infrastructures. In addition, the scheme can work together with cryptography algorithms on the application layer to provide cross-layer security guarantee. Beyond that, educational activities are an integral part of this project, the PI plans to share the outcomes of this project into his courses to motivate more students to get involved in cybersecurity research. The PI will also actively participate in outreach activities to increase the participation, activities, and engagement of students from diverse groups in the community.The goal of the project is to propose an effective and light-weight security design that takes advantage of dynamic signal variation in wireless context to protect sensitive network traffic emanating from IoT devices. The scheme can achieve information-theoretical security and is suitable for implementation in low-cost IoT devices where limited energy and circuitry can be dedicated for security. Specifically, the proposed scheme aims to exploit the inherited randomness feature of communication channels to achieve confidentiality of sensitive data without key distribution and management. In addition, the project plans to employ security design into relatively simple baseband processing procedures, which incur less overhead and only consume a very limited amount of resources. The project will focus on investigating important research problems associated with the proposed channel-aware security design using analytical modeling, comprehensive simulations, and experimental evaluations. In particular, the project aims to 1) identify practical issues towards the implementation of the proposed scheme and developing techniques that address the issues; 2) validate and refine the design via a thorough theoretical analysis and comprehensive simulations; and 3) build a practical wireless environment and systematically evaluate the effectiveness, efficiency, and reliability of the proposed design.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
不同物联网应用的多样性和新颖性确实提高了我们日常生活的效率和服务质量。但这也引起了一系列安全问题。由于物联网设备可能会收集地理信息,监控用户的隐私活动并记录客户的生物特征特征,因此关键问题之一是当物联网设备与他人通信时,如何保持这种敏感数据流量的机密性。具体而言,由于无线信号的广播性质,物联网设备之间的对话很容易受到窃听攻击的影响。该项目旨在在无法负担无信任操作的设备中执行安全性。特别是,该项目将开发轻巧的频道安全设计,该设计可以安全地提供信息,并且适合在资源有限的IoT设备中实现。该方案将是建立元素的,而不是面向协议的。它可能与所有现有的无线标准(例如WiFi 6,Zigbee,蓝牙,5G)兼容,并且可以适应不同无线网络的潜水员要求(例如蜂窝网络,Wi-Fi网络,卫星通信)。此外,开发的计划将在物联网应用程序之外有用。它可以通过无线连接性的任何网络部署,尤其是对于缺乏关键管理基础架构的人。此外,该方案可以与应用程序层上的加密算法一起使用,以提供跨层安全保证。除此之外,教育活动是该项目不可或缺的一部分,PI计划将该项目的成果分享到他的课程中,以激励更多的学生参与网络安全研究。 PI还将积极参与外展活动,以增加社区中潜水员团体的学生的参与,活动和参与。该项目的目的是提出一种有效且轻巧的安全设计,利用无线上下文中的动态信号变化,以保护敏感网络流量,以保护从IOT设备中散发出的敏感网络。该方案可以实现信息理论安全性,适合在低成本的物联网设备中实施,在该设备中,可以将有限的能量和电路用于安全性。具体而言,提出的计划旨在利用通信渠道的继承随机性特征,以实现敏感数据的机密性,而无需密钥分布和管理。此外,该项目计划将安全设计用于相对简单的基带处理程序,该程序少造成的开销较少,并且仅消耗了非常有限的资源。该项目将着重于研究与提议的渠道感知安全设计相关的重要研究问题,并使用分析建模,综合模拟和实验评估。特别是,该项目的目的是1)确定实际问题2)通过彻底的理论分析和全面的模拟来验证和完善设计; 3)建立实用的无线环境,并系统地评估拟议设计的有效性,有效性和可靠性。该奖项反映了NSF的法定任务,并使用基金会的知识分子优点和更广泛的影响审查标准,通过评估被认为是宝贵的支持。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
DyWCP: Dynamic and Lightweight Data-Channel Coupling towards Confidentiality in IoT Security
Exquisite Feature Selection for Machine Learning Powered Probing Attack Detection
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Tao Wang其他文献

Analysis of broadband characteristics of two degree of freedom bistable piezoelectric energy harvester
二自由度双稳态压电能量收集器宽带特性分析
  • DOI:
    10.1088/2053-1591/aad491
  • 发表时间:
    2018-07
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.3
  • 作者:
    Dan Zhao;Minyao Gan;Chihang Zhang;Jundong Wei;Shaogang Liu;Tao Wang
  • 通讯作者:
    Tao Wang
GM-PLL: Graph Matching based Partial Label Learning
GM-PLL:基于图匹配的部分标签学习
  • DOI:
    10.1109/tkde.2019.2933837
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Gengyu Lyu;Songhe Feng;Tao Wang;Congyan Lang;Yidong Li
  • 通讯作者:
    Yidong Li
A simultaneous calibration technique of the extrinsic and turntable for structured-light-sensor-integrated CNC system
结构光传感器集成数控系统外转台同时标定技术
  • DOI:
    10.1016/j.optlaseng.2020.106451
  • 发表时间:
    2021-03
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Zhaoyao Shi;Tao Wang;Jiachun Lin
  • 通讯作者:
    Jiachun Lin
Automated extraction of 3D vector topographic feature line from terrain point cloud
从地形点云中自动提取3D矢量地形特征线
  • DOI:
    10.1080/10106049.2017.1325521
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Wei Zhou;Rencan Peng;Jian Dong;Tao Wang
  • 通讯作者:
    Tao Wang
Microplasma direct writing of a copper thin film in the atmospheric condition with a novel copper powder electrode
新型铜粉电极在大气条件下微等离子体直写铜薄膜
  • DOI:
    10.1002/ppap.202000034
  • 发表时间:
    2020-04
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Tao Wang;Li Lv;Liping Shi;Baohong Tong;Xingquan Zhang;Guotao Zhang;Jingquan Liu
  • 通讯作者:
    Jingquan Liu

Tao Wang的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Tao Wang', 18)}}的其他基金

Monolithic on-chip integration of microscale laser diodes (uLDs) and electronics for micro-displays and visible light communications
用于微型显示器和可见光通信的微型激光二极管 (uLD) 和电子器件的单片片上集成
  • 批准号:
    EP/W003244/1
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 20万
  • 项目类别:
    Research Grant
Monolithic On-chip Integration of Electronics & Photonics Using III-nitrides for Telecoms
单片片上电子集成
  • 批准号:
    EP/T013001/1
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 20万
  • 项目类别:
    Research Grant
Ultra-Stable High-Performance Single Nanolasers
超稳定高性能单纳米激光器
  • 批准号:
    EP/P006361/1
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 20万
  • 项目类别:
    Research Grant
Advanced III-nitride materials for next generation UV emitters used in water purification, environmental protection and local network communication
用于水净化、环境保护和本地网络通信的下一代紫外线发射器的先进III族氮化物材料
  • 批准号:
    EP/M003132/1
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 20万
  • 项目类别:
    Research Grant
Next generation white LEDs using hybrid inorganic/organic semiconductor nanostructures for general illumination and wireless communication
使用混合无机/有机半导体纳米结构的下一代白光 LED 用于一般照明和无线通信
  • 批准号:
    EP/L017024/1
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 20万
  • 项目类别:
    Research Grant
GLOBAL-Promoting Research Partnership in Fabrication of Advanced III-nitride Optoelectronics With Ultra Energy Efficiency Using Nanotechnology
全球促进利用纳米技术制造具有超高能效的先进III族氮化物光电子器件的研究伙伴关系
  • 批准号:
    EP/K004220/1
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    $ 20万
  • 项目类别:
    Research Grant
Ultra energy efficient III-nitride/polymer hybrid white LEDs using nanotechnology
采用纳米技术的超节能 III 族氮化物/聚合物混合白光 LED
  • 批准号:
    EP/H004602/1
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    $ 20万
  • 项目类别:
    Research Grant
Fabrication of first 337 nm laser diodes for biological applications
制造首款用于生物应用的 337 nm 激光二极管
  • 批准号:
    EP/F03363X/1
  • 财政年份:
    2008
  • 资助金额:
    $ 20万
  • 项目类别:
    Research Grant
Growth, fabrication and physical properties of nitride quantum dot based optical devices: light emitting diodes, laser diodes and photodetectors
基于氮化物量子点的光学器件的生长、制造和物理特性:发光二极管、激光二极管和光电探测器
  • 批准号:
    EP/C543521/1
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    $ 20万
  • 项目类别:
    Research Grant

相似国自然基金

速度诱发的动态无线供电系统暂态功率振荡机理及抑制方法研究
  • 批准号:
    52377016
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目
面向复杂动态工业无线网络的多源异构数据协同传输方法研究
  • 批准号:
    62303159
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
抑制动态无线供电系统输出电压波动的磁场跟踪控制研究
  • 批准号:
    52307007
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于传输线等效模型的动态全向无线充电系统的优化设计方法
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    33 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
基于传输线等效模型的动态全向无线充电系统的优化设计方法
  • 批准号:
    62261037
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    33.00 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目

相似海外基金

ShEEP Request for Sensorimotor Dynamic Response Measurement System
ShEEP 请求感觉运动动态响应测量系统
  • 批准号:
    10741038
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 20万
  • 项目类别:
Proposal of Novel Onboard Converter for Dynamic Wireless Power Transfer EVs with High-performance and Low-cost
高性能、低成本的用于动态无线功率传输电动汽车的新型车载转换器的提案
  • 批准号:
    23K13318
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 20万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
Virtual Reality Technologies for Dynamic Balance Rehabilitation in People with Stroke
用于中风患者动态平衡康复的虚拟现实技术
  • 批准号:
    10760428
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 20万
  • 项目类别:
Dynamic entanglements: the functional role and mechanistic basis of inter-individual neural synchrony
动态纠缠:个体间神经同步的功能作用和机制基础
  • 批准号:
    10644475
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 20万
  • 项目类别:
Pathophysiology, diagnosis and biofeedback therapy in fecal incontinence using fecobionics
使用fecobionics治疗大便失禁的病理生理学、诊断和生物反馈治疗
  • 批准号:
    10670930
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 20万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了