基于PUF和MtE的智能电表身份认证方案

doi:10.3969/j.issn.1674-1951.2021.02.004

华电技术 ›› 2021, Vol. 43 ›› Issue (2): 22-27.doi: 10.3969/j.issn.1674-1951.2021.02.004

基于PUF和MtE的智能电表身份认证方案

金鑫(), 田秀霞^*()

上海电力大学计算机科学与技术学院,上海 200090

收稿日期:2020-08-05 修回日期:2021-01-29 出版日期:2021-02-25 发布日期:2021-03-05
通讯作者: 田秀霞
作者简介:金鑫（1996—）,男,江苏无锡人,在读硕士研究生,从事隐私保护方面研究（E-mail： jinxing001@mail.shiep.edu.cn）。
基金资助:
国家自然科学基金面上项目(61772327);国家自然科学基金重点项目(61532021)

Smart meter authentication scheme based on PUF and MtE

JIN Xin(), TIAN Xiuxia^*()

School of Computer Science and Technology,Shanghai University of Electric Power,Shanghai 200090,China

Received:2020-08-05 Revised:2021-01-29 Online:2021-02-25 Published:2021-03-05
Contact: TIAN Xiuxia

摘要/Abstract

摘要：

近年来,智能电网技术得到了快速发展,智能电表作为智能电网中数据收集的基本设备之一,存在身份认证不足和用户隐私泄露的问题。基于物理不可克隆函数（PUF）、认证后加密（MtE）的认证方法和单向哈希函数,提出了一种安全的身份认证方案。在安全性分析部分,使用了改进的BAN逻辑来进行形式化的分析。结果表明,该方案不仅可以抵抗可能的物理攻击、智能电表内部攻击、中间人攻击等,还可以保证传输数据的机密性和完整性。

关键词: 智能电表, 身份认证, 物理不可克隆函数, 物理攻击, 单向哈希函数, 安全性

Abstract:

In recent years,technologies of smart grid have developed rapidly. As one of the basic devices for data collection in smart grid, smart meter has problems of insufficient authentication and user privacy leakage. A secured authentication scheme using Physical Unclonable Function（PUF）, MAC-then-Encrypt（MtE） and one-way Hash Function is proposed . In the security analysis, the improved BAN logic is used in formal analysis. The results show that this scheme can resist physical attacks, smart meter internal attacks, man-in-the-middle attacks,etc., and ensure the confidentiality and integrity of the transmitted data.

Key words: smart meter, authentication, physical unclonable function, physical attack, one-way Hash Function, security

中图分类号:

TP309.2：TM933.4

金鑫, 田秀霞. 基于PUF和MtE的智能电表身份认证方案[J]. 华电技术, 2021, 43(2): 22-27.

JIN Xin, TIAN Xiuxia. Smart meter authentication scheme based on PUF and MtE[J]. Huadian Technology, 2021, 43(2): 22-27.

图/表 5

参考文献 17

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符号	描述
D	传输的数据
h( )	单向哈希函数,假设为SHA256
{M}_k	用密钥k加密消息M
∆t	允许的最大传输时延
N₁, N₂, N₃	随机数,大小为128 b
t₁, t₂, t₃	时间戳,大小为128 b
‖	级联操作符
⊕	异或运算符

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