I ndo ne s i a n J o ur na l  o f  E l e c t r i c a l  E ng i ne e r i ng  a nd C o m p u t e r  Sc i e nc e   V o l.   11 ,  N o.   1 J ul y   201 8 , p p 256 ~ 26 2   I SSN :   2502 - 4752 D O I :  10. 11 591/ i j eecs . v 11 .i 1 .p p 256 - 2 62           256       Jou r n al  h om e p age h ttp : //ia e s c or e . c om / j our nal s / i nde x . php/ i j e e c s   Ro bus t  Sec urit y   f o r H ea lt h  I nf o r m a t io n by  E CC w it Sig na t ure  H a s h F u nct io n i WB AN       G .  S ri d ev i  D ev a s en a S.  K a nm a n i   I ndi a n  M a r i t i m e  U ni v e r s i t y ,  C he nna i  C a m pus ,  I ndi a   D ep ar t m en t  o f   I nf or m a t i on T e c hn ol og y ,  P o nd i c he r r y  E ng i ne e r i ng  C ol l e g e ,  P ud uc he r r y ,  I ndi a       A rt i cl e I n f o     AB S T RAC T     A r tic le  h is to r y :   R ecei v ed   D e c  04,  201 7   Re v i s e d   J a n 1 1 ,  2 01 8   A ccep t ed   A pr  15 ,  20 1 8       W i r el es s  B o d y   A r ea  N et w o r k s   ( W B A N s )  ar f u n d am en t al  t ech n o l o g y  i n   h eal t h  car e t h at  p er m i t s  t h e i n f o r m at i o n  o f  a p at i en t s  es s en t i al  b o d y   p ar am et er s  t o  b e g at h er ed   b y  t h e s en s o r s .  H o w ev er ,  t h e s af et y  an d   co n ceal m en t  d ef en s e o f  t h e g at h e r ed  i n f o r m at i o n  i s  a  k e y  unc e r t a i n pr obl e m .   A  H y br i d K e y  M a na g e m e nt  ( H K M )  s c he m e  [ 13 ]  i s  w or k e d ba s e d  on  P u bl i c   K e y  Cr y p t o g ra p h y  (P K C) - au t h en t i cat i o n  s ch em e.   T h i s  s ch e m u s es  a o n e - w a y  h as h   f u n ct i o n  t o  co n s t r u ct  a M er k l T r ee.   T h e P K C   m et h o d  i n cr eas e t h e   c om put a t i ona l  c om pl e x i ty  a n d  la c k in g  s c a la b ilit y .  A d d itio n a lly ,  it in c r e a s e s   e x pe ns i v e  c o m put a t i o n,  c om m uni c a t i on c os t s  a nd  de l a y .  T o ov e r c om e  t hi s   pr o bl e m ,  R obus t  S e c ur i t y   f or  P r ot e c t e d H e a l t h I nf or m a t i on by   E C C  w i t s i g na t ur e  H a s h F unc t i o n i n W B A N  ( R S P )  i s  pr op os e d.  T he  s y s t e m  e m p l o ys   h as h - ch ai n   b as ed  k ey  s i g n at u r e t ech n i q u e t o  ach i ev e ef f i ci e n t ,  s ecu r e   t r a ns m i s s i on f r o m   s e ns or  t o us e r  i n W B A N .  M or e ov e r ,  E l l i pt i c a l  C ur v e   C r y pt og r a phy  a l g or i t hm  i s  us e d t o v e r i f i e s  t he  a ut he nt i c a t e  s e ns or .  I ad d i t i o n ,  i t   d es cr i b es  t h e ex p er i m en t a l  r e s ul t s  of  t he  pr op os e d s y s t e m   d em o n s t r at e t h e ef f i ci en t  d at a co m m u n i cat i o n  i n  a  n et w o r k .   Ke y wo rd s :   E llip tic a l c u r v e  c r y p to g r a p h y   H a s h f unc t i o n   K ey  m an ag em e n t   O n e t i m e p as s w o r d   S ecu r i t y   WBA N s   C opy r i g ht   ©  201 8   I ns t i t ut e  o f  A d v anc e d E ngi ne e r i ng  an d   S ci en ce   A l l  ri g h t s re se rv e d .   Co rre sp o n d i n g  Au t h o r :   G .  S r i d e vi  D e va s e na   I nd i a n M a r i t i m e  U ni ve r s i t y ,   C he n na i   C a m p us ,  I nd i a   E m a il:  s r i de v i g ph d@ gm a i l . c o m       1.   I NT RO D UCT I O N     W i r el es s  B o d y  A r ea N et w o r k s  ( W B A N s )  ar e ex p ect ed  t o  p l ay  a s i g n i f i can t  r o l e i n  t h fi e l d  o p a tie n t - h eal t h   m o n i t o r i n g ,   w h i ch  g ai n s  t r e m en d o u s  at t en t i o n  a m o n g s t  r es ear ch er s  i n  r ecen t   y ear s .  O n e o f  t h e   ch al l e n g e s  i s  t o  es t ab l i s h  s ec u r e co m m u n i cat i o n  ar ch i t ect u r e  b et w een  s e n s o r s  an d  u s er s ,   w h i l e ad d r es s i n g  t h c o m m o n s e c ur i t y  a nd  p r i va c y   c o n cer n s  [ 1 ] .  U n f o r t u n a t el y ,  p at i en t s  co n cer n s  o n  p o t en t i al  l eak ag e o f  p er s o n al   h eal t h  r eco r d s  ( P H R s )  ar e t h e b i g g es t   s t u m b l i n g  b l o ck .  I n  cu r r en t  e H eal t h / m H eal t h  n et w o r k s ,  p at i en t s '   m ed i cal  r eco r d s  ar u s u al l y   as s o ci at ed   w i t h  a  s et  o f  a t t r i b u t es   l i k e  ex i s t i n g  s ym pt o m s  a n d  un de r g oi ng  t r eat m e n t s  b as ed  o n  t h i n f o r m at i o n  co l l ec t ed  f r o m  p o r t ab l e d ev i ces  [ 2 ] .  T o  g u ar an t ee t h e au t h e n t i ci t y  o f   th o s e   a ttr ib u te s ,  P H R s   s h o u ld  b e  v e r if ia b le .   H o w e v e r ,   d u e  to   th e   lin k a b ilit y   b e t w e e n   id e n titie s  a n d   P H R s ,   ex i s t i n g  eH eal t h  s y s t e m s  f ai l  t o  p r es er v e p at i en t  i d en t i t y  p r i v ac y   w h i l e p r o v i d i n g   m ed i cal   s er v i ces .  H o w e v er ,   d u e  to  t h e  i n tr in s ic a ll y  o p e n   n a tu r e  o f   w ir e le s s  c o m m u n ic a tio n s  a n d  d y n a m ic s  o f  c e l lu la r   n e t w o r k s ,  D 2 D   co m m u n i cat i o n s  ar e v u l n er ab l e t o  s ecu r i t y  at t ack s  s u ch  as   eav e s d r o p p i ng,  f a ke   m e s s a ge ,  p r i va c y   vi o l a t i o n,   e t c .  C ur r e nt l y ,  s e c ur i t y f o r  M - H e a lth  s y s te m s  h a s  a ttr a c te d  e x te n s i v e  a tte n tio n s  [ 5 ] .     A   S ecu r e Med i cal   i n f o r m at i o n   co m m u n i cat i o n   [ 3 ]   eq u i p m en t   E C C   f o r   p r o t ect ed  k e y   s h ar i n g   a n d   d at a ex ch a n g e.  E C C  o f f er s  t h e s a m e  l e ve l  o f  s e c ur i t y  b y   u s i ng l e s s e r  ke y s i z e  t ha n R S A .  S e c ur e  l o gg i n g o f   ev en t s  [ 4 ]  b y  g at h er i n g  i n  a s a f e an d  r el i ab l w a y  al l  i n f o r m at i o n  at  o n e cen t r al  p o i n t .  T h e  s y s t e m  as s u r es  t h e   s e qu e nt i a l   or de r   of   l og g e e ve n t s   s e n t   b y   t h e   di f f e r e n t   s e ns or s .  T h i s   p r ot oc ol   i s   r e s pon s i bl e   f or   t h e   s e c u r e   l o ggi n g a nd  t he   s e c ur e  t r a ns m i s s i o n o f   m e d i c a l  i n f o r m a t i o n.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nd o ne s i a n J  E l e c  E ng  &  C o m p  S c i     I SSN :   2502 - 4752       R obus t   Se c ur i t y  f or  H e al t h I nf or m at i on by  E C C  w i t h s i gnat ur e  H as h F unc t i on i n    ( G .  S r i d evi  D eva s en a )   257   C i p he r t e xt - P ol i c y   A t t r i b u t e   B a s e d E n c r y pt i on ( C P _A B E )  [ 5]  a n d s i gn a t u r e  t s t or e  t h e  da t a   i ci p h er t ex t  f o r m at  at  t h e d at a s i n k ,  h e n ce en s u r i n g  d at a s ecu r i t y .  T h i s  s c h e m e p r o v i d es  t h e s ecu r i t y  b et w een   s en s o r s  an d  t h e d o ct o r s .  H o w ev er ,  t h i s  s y s t e m  cr eat es  ad d i t i o n al  co m m u n i cat i o n ,  co m p u t at i o n  o v er h ead ,  an d   i t  e xp e ns i ve   m e t ho d  i n a  W B A N .   L i g ht w e i g ht  a nd  R o b u s t   S e c ur i t y - A w ar e ( L R S A )  [ 6 ]  d at a co m m u n i cat i o n   pr ot oc o l   fo r   M - H eal t h   s y s t e m s   b y   u s i n g   t h cer t i f i cat el es s   s i g n cr y p t i o n   t ec h n i q u e.   A n   ef f i ci en t   C er t i f i cat e   L es s  G en er al i zed  S i g n C r y p t i o n  ( C L G S C )  s c h e m e t h at  ca n  a d ap t i v el y   w o r k  a s  o n e o f  t h e t h r ee cr y p t o g r ap h i p r im iti v e s : s ig n c r y p tio n ,  s i g n a tu r e ,  o r  e n c r y p tio n .   H o w e ve r ,   i t  c a nno t   f unc t i o w e l l  i n M - H e a lth  s y s te m s .   S ecu r A u t h en t i cat i o n   t ech n i q u e [ 7 ]  t o  r eco g n i ze t h s ecu r i t y  i s s u es  i n  t h e e x i s t i n g  au t h en t i cat i o n   p r o to c o ls  f o r  p a tie n t m o n ito r in g  a n d  p r e s e n ts  a  li g h t w e i g h t p u b lic - ke y - ba s e d a u t h e nt i c a t i on  pr ot oc ol   fo M S N s .  T h e s e n s o r   n o d es  ar r ep o r t ed  ab o u t  t h h u m a n  b o d y  a n d  act u at o r s   t h at  r ecei v e c o m m a n d s   f r o m  t h e   m e di c a l  s t a f f  a n d pe r f or m  a c t i on s .  T h e  R a bi n  a u t h e nt i c a t i o n  a l g or i t hm  i m pr ov e d s i gn a t ur e  s i gn i ng  pr oc e s s   a n d  it s u ita b le  f o r  d e la y - s e n s it iv e  M S N  a p p li c a tio n s .   C er t i f i cat el es s  R e m o t A n o n y m o u s   A u t h e n t i cat i o n  s c h e m [ 8 ]  u s ed  t o  en ab l e r em o t e W B A N  u s er s   t o  an o n y m o u s l y  h eal t h car s er v i ce.  T h e cer t i f i cat el es s  s i g n at u r e  ( C L S )   s ch e m e p r o v i d es  s ec u r i t y  a g ai n s t   f o r ge r y o n a d a p t i ve l y c ho s e m e s s a ge  a t t a c k i n t he   ne t w o r k.  T he  ne t w o r m a na ge r  t ha t   s e r ve s  a s  a  p r i va t e   k e y   g e n e r a to r  in  th e  a u th e n ti c a tio n  p r o to c o ls ,  is  p r e v e n te d  f r o m  i m p e r s o n a ti n g  le g iti m a te  u s e r s .  P r iv a c y - p r e s e r v in g  a ttr ib u te - b as ed  au t h en t i cat i o n  s y s t e m  [ 9 ]  l e v er ag es  u s er s   v er i f i ab l e at t r i b u t es  t o  au t h en t i ca t e eac h   o th e r   w h ile  p r e s e r v in g  a ttr ib u t e  a n d  id e n tit y  p r iv a c y.   L i gh t w e i g ht  e n c r y pt i on   f r a m e w or k  [ 10]  p r ov i de s  s e c u r e   i n f o r m at i o n  b as ed  o n  t h e u s o f  t h m eas u r e m e n t   m at r i x  as  an  en cr y p t i o n  k e y .  I t  el i m i n a t es  t h n eed  f o r  a  s ep ar at e en cr y p t i o n  al g o r i t h m  as   w el l  as  t h e p r e - d e p lo y m e n t o f  a  k e y .  T h is  s c h e m e  p r o v id e s  le g iti m a te   co m m u n i cat i o n  i s  r el i ab l e an d  s ecu r e g i v en  t h at  t h e ea v es d r o p p er  i s  l o cat ed  at  a  r eas o n ab l e d i s t an ce f r o m  t h e   se n s o r - n o d e an d  t h e acces s  p o i n t .     M ut ua l  A ut he nt i c a t i o a nd  K e y  A gr e e m e n t  S c h e m e  [ 11]  de m o n s t r a t e d s e s s i on   k e y  a n d pr ot e s t s   m a n y  a tta c k s .  H o w e v e r ,  it  ha s   s ecu r i t y   f ai l i n g s .  T h e s ec u r i t y  o f  t h s es s i o n   k e y  es t ab l i s h ed  b et w ee n   u s er  an d   S N s  i s  i m p er f ect  d u e t o  l ac k  o f   f o r w ar d i n g  s ecr ec y  a n d  s es s i o n - s p eci f i c t e m p o r ar y  i n f o r m at i o n l e a ka ge   at t ack .   A d d i t i o n al l y ,  i t  cr eat e s  ex t r co m p u t at i o n al  o v er h e ad   an d   i t  d o es   n o t   w o r k   u s er - f r i e nd l y d ue   t o  a ab s en ce o f  u s er  an o n y m i t y  an d  r eq u i r e o f  p as s w o r d  ch a n g f aci l i t y .     1. 1.   C o nt r i but i o n o f  t he  W o r k   a.   T h e m ai n  o b j ect i v e o f  R S P  m et h o d  i s  t o  acces s   th e  p a tie n t i n f o r m a tio n   f r o m  th e  a u th e n tic a te d  s e n s o r  a n d   co m m u n i cat es  t h e o r i g i n al  p at i en t  i n f o r m at i o n  t o  t h e u s er .   b.   I n R S P ,  i d e nt i f y  t he  a ut he nt i c a t e d  s e ns o r s   us i ng E C C   ke y   v e r i f i c a t i o n b a s e d  o w i e r s t r a s s  e q ua t i o n.     c.   I t  p r o p o s e s  a  h a sh - c h ai n  b as ed  k ey  s i g n at u r e t ech n i q u e p r o t ect s  t h e d at a f r o m  t h e D en i al  o f  S er v i c e   at t ack ,  t h er eb y  r ed u c i n g  co m m u n i cat i o n  o v er h ead .       2.   RE S E ARCH  RO B US T  S E C URI T Y F O R H E AL T H  I NF O RM AT I O N B Y E CC W I T H   S I G NA T UR E  H AS H  F UNC T I O N I W B AN   H er e,  t h e s en s o r  n o d es  ar e d i s s e m i n at i n g  t h e p at i e n t h e a lt h  in f o r m a t io n  to  th e   u s e r .  T h is  s y s te m   co n s i s t s  o f  t h r ee en t i t i es   s u c h  as  a p at i en t ,  u s er ,  S y s t e m   A d m i n i s t r at o r  ( S A ) ,  r eco r d  t ab l e,  an d  a  m o b i l e   p ho ne .  F i gur e  1  s ho w s   t ha t  t he  a r c hi t e c t ur e  o f  t he  R S P  s c he m e .           F i g u r e 1 .  A r ch i t ect u r e o f   R S P   S c h e me     S y st em   A d m in is tr a to r       R e c or d T a bl e     P at i en t   U ser   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SSN :   25 02 - 4752   I nd o ne s i a n J  E l e c  E ng  &  C o m p   Sc i ,   Vo l 11 , N o .   1 J ul y   201 8   :   2 56     262   258   P a tie n t:   T h e  pa t i e n t  c ons i s t s  of  t h e  num be r  of   s e n s or s   f or   m e a s u r e  t h e  bl ood pr e s s ur e ,  s ug a r ,   t e m p e r a t ur e ,  E C G ,  p ul s e ,  o x yge n a nd  s o  o n.   S y s te m  A d m in is tr a to r   ( S A ) :   S A  i s  a n  i m p o r t a nt   un i t  i n t he   n e t w o r k   s y s te m  o w i n g  to  it a c t a s  a   k e y  d is tr ib u te  c e n t r e .  I t  c o nt a i ns   t he  p ub l i c  a nd  p r i v a t e  ke y o f  a  s e ns o r   no d e   f o r   s e c ur i t y   p ur p o s e .   T h e   s e ns o r   no d e   ge t s   o r   s e nd s   t he   i n f o r m a t i o t o   ne xt   s e ns o r   us i n t he s e   ke ys .   U se r:   u s er  r ep r es en t s  t h e d o ct o r ,  n u r s e o r  p ar t i cu l ar  p er s o n .  T h es m e m b er s  r e g i s t er ed  t o  t h S A  be f or e   s e r vi ng t he  p a t i e n t .   T h e p at i en t  s en s o r  n eed s  t o  r ep o r t s  h i s  P r o t ect ed  H eal t h  I n f o r m at i o n  t o   u s er   w h er eas  i t  i s   n o t  cap ab l o f  a c hi e vi ng  S A  s t r a i g ht l y.  S o  t he  s e ns o r  s e nd s  t he   i n f o r m a t i o n vi a   t he   n u m b e r  o f  r e l a y  no d e  t o  r e a c h t he   u s e r .  T h us ,  pr ov i d e t h s ecu r i t y   f o r   f o r w ar d i n g  P H I  i n f o r m at i o n  i s  t h s i g n i f i ca n t  f act o r  i n   W B A N  b ecau s e o f   e a v e s dr oppe r  h a c k  t h e  pa t i e n t   h e a l t h  s t a t us  a n m odi f i e d.  T o  s ol v e   t h i s  pr obl e m ,   w e  pr opos e  R obus t  S e c u r i t f or  P r ot e c t e d H e a l t h  I n f or m a t i on  i n  W B A N  t o pr ov i de  da t a   c o n f id e n tia lit y  a n d  d a ta  in te g r it y .  I n  t h is   s c h e m e ,   d at a p r i v ac y  t o  p r o t ect  H ea l t h  I n f o r m at i o n  f r o m  i n f o r m a t i v e t h s o u r ce  s ecr ec y   i n f o r m at i o n   w h en  d at in te g r it y  to   m a k e  s u r e  th e  i n f o r m a t io n  is   n o m o d i f ie d  th r o u g h o u t th e  d a ta  c o m m u n ic a ti o n  in  t h e  W B A N .   I th e  e a v e s d r o p p e r  is  a v a ila b le  in  th i s  s y s te m ,  t h e  a lg o r it h m   is   p r o v id in g  t h e  s e c u r it y  to  t h e  h e a lth  i n f o r m a tio n .     T h e  E llip tic  C u r v e  C r y p to g r a p h y  ( E C C )  is  a  b e tte r  a p p r o a c h  to  p u b lic - k e y  c r y pt o g r a phy   m e t h od t v er i f y  t h n o d e au t h en t i cat i o n  an d  H as h   f u n c t i on  [ 12]   w i t h   O T P  m e t h od t o a c hi e v e   s t r ong  r obu s t n e s s  a g a i ns t   eav es d r o p p i n g  at t ac k s .  T h e p r o p o s ed  s ch e m e co n t ai n s  3  s t ep s  s u c h  as   R e g i s t r at i o n   p h as e,  S en s o r  N o d V er i f i cat i o n ,  an d  D at a T r an s m i s s i o n  P h as e.       2 .1 R e g i s tr a ti o n  P h a s e   I n t h i s   s c he m e ,  t he  S A   act s  a s  t h e  au t h o r i zed  p er s o n .  I n i t i a l l y ,  t h e s e n s o r  n o d e an d  u s er   r eg i s t er  t o   t h e S A   f o r  co n n ect i n g  t h n et w o r k .  T h en   t h S A  as s i g n s  t h e s en s o r  t o  a co r r es p o n d i n g  t o  a u s er .  T h e u s er   h a s   t h e p r i v i l e g e t o  acces s  i t s  s e n s o r  n o d e.   T h e S A  s t o r es  t h e s e n s o r  I d  an d  l o cat i o n  i n  a r eco r d   t ab l e.     2 .2 S en s o r N o d e V eri f i ca t i o n  P h a s e   T h e s en s o r  v er i f i cat i o n   f u n ct i o n  i s   u s ed  t o  d et ect  t h m al i ci o u s  s e n s o r  i n  B A N .  I n   t h i s  p h as e,  t h S A   v e r i f i e s  t h e  s e ns or  n ode  ba s e d on  E C C  a l g or i t hm  u t i l i z i ng  t h e   w i e r s t r a s s  e qu a t i on .   T h e  E C C   u til iz e d  th e   w i er s t r as s   f u n ct i o n   i s   g i v en  b el o w .   R eg ar d  t h e co o r d i n at e p o i n t s  o f  t h e s o u r ce S  a n d  S y s t e m  ad m i n i s t r at o r   R   a nd  a no t he r  p o i nt  K  t ha t   f o r m s  a  l i ne .     23 v u au b = ++     S +R =K   w h er S R   a nd     S R, ϵ , E       H er (x s , y s ),  (x R , y ) (x k ,   y K )   a r e  t h e  c oor di n a t e s  o f  t h e  s ou r c e  S ,   S y s t e m  a d m i ni s t r a t or   R  a nd K  poi n t s   m ak i n g  an  E l l i p t i c cu r v e.  T h e co o r d i n at es   (x k ,   y K )   r ecei v ed  f r o m  t h f o l l o w i n g  eq u at i o n s     2 K SR x xx γ = −−     () K SK S y xx y γ =     W he r e         T h e co m m u t at i v e l a w   i s  d ef i n ed  as ,       S +R =R +S     2 . 3 E CC Al g o r i t h m   E C C _ C h e c k  ()    {   S o u r ce s en d s   R EQ   t o  t he  ne xt   R e l a y  no d e  R   S o u r ce  S   co m p u t e s   f o r w ar d   k e y   F K S +R ;   r e p l i e w i t h   c o m p u t i n g   RK R+ S   i f ( F K != R K ) {           E lim i n a te  R   f r o m   n e ig h b o u r  lis           D is s e m i n a te  R  i s  ‘ m a lic io u s  to  a ll n o d e s      E l se  {           S o u r ce s en d s  t h e d at a t o  R     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nd o ne s i a n J  E l e c  E ng  &  C o m p  S c i     I SSN :   2502 - 4752       R obus t   Se c ur i t y  f or  H e al t h I nf or m at i on by  E C C  w i t h s i gnat ur e  H as h F unc t i on i n    ( G .  S r i d evi  D eva s en a )   259     } en d   T he  s o ur c e  c o m p ut e s  t he  F o r w a r d  K e y  F K  c o m p ut a t i o n i s  gi ve n b e l o w .   F K = S +R   T h e S A  cal c u l at e t h e R e v er s k e y  cal c u l at i o n  i s   g i v en  b el o w   R k = R +S   T h es t w o   k e y s  ar m at c h ,   t h e S A  s t o r es  t h r eco r d  t ab l o t h er w i s e,  i t  b r o ad cas t   t h n o t i f i cat i o n   m es s ag e t o  t h e n et w o r k .     2 . 4 D a t a T r an s m i s s i on   T h e s en s o r   w a n t s  t o  t r a n s m i t  t h e d at a  t o  u s er ,  an d  i t  p r o t ect s  t h e d at f r o m   t h e  D en i al   o f  S er v i ce   a tta c k ,  th e   O T P  k ey  i s  ad d ed  t o  t h e s i g n at u r e p ack et .  T h e O T P ,  R n  i s  at t ach ed  t o  t h e p ay l o ad  o f  t h e s i g n at u r e   p a c ke t  d | | s i g n ( H ( d ) ) .  N e xt  e m p l o y e d  t he   ha s f unc t i o n t o   t he  p a yl o a d  o f  t he   s i g na t ur e  p a c ke t  d | | s i g n ( H ( d ) ) | |   R n | |   O T P  a n d  it s e n d s  to  th e  S A .     T h e  O T P   c o mp u ta tio n  e q u a tio n   ( 1 )   i s  gi ve n .     2 lo g n R ID OT P S =                   (1 )     W h er e:   R n =r an d o m  n u m b er   S ID = S e ns o r  I d e nt i t y   T he  S A  ge t s   t he   m e s s a ge   f r o m  t he   s o ur c e  a nd  i t   ve r i f i e s  t he  O T P .  I f  i t   m a t c he s ,  t he   S A  s e nd s  t he   i n f o r m at i o n  t o  t h e p ar t i cu l ar   u s er .  T h e u s er  o b t ai n ed  t h e m es s ag f r o m  t h e S A  a n d  i t  ch eck s  t h e s en s o r   s i g n at u r e.  T h e s i g n a t u r e i s   v al i d  i t  accep t s  t h m e s s a g e   o th e r w i s e  it d is c a r d .     F i g u r e 2  s h o w s  t h at  t h f l o w c h ar t  o f  t h e p r o p o s ed  s ch e m e.   T h i s  s ch e m e i n i t i al l y ,  s en s o r s  an d  u s er s   r e g is te r e d  to  th e  S A .  T h e  s e n s o r   w a n t s   to  tr a n s m it  th e  p a tie n t d a ta  to  u s e r ,  th e  S A   f ir s t c h e c k  th e  s e n s o r   f o r w a r d   ke y a nd  r e ve r s e   ke y,  i f  t he   ke y i s  t he   m a t c h t he n t he  s e n s o r  i s  a ut he nt i c a t e d .  O t he r w i s e ,  t ha t   s e n s o r  i s   m a lic io u s  a n d  S A   s e n d s  a   n o tif ic a tio n   m e s s a g e  to  a ll  s e n s o r  n o d e s .  T h e  a u th e n tic a te d  s e n s o r  s e n d s  t h e   s i g n at u r e p a y l o ad  d at a t o  u s er   v i S A  t h e n   v er i f i ed  t h e  s e n s o r  O T P .   T he  O T P  i s  va l i d ,  t he   S A  s e nd  t he  d a t a  t o   u s er  el s e d i s car d  t h e p ac k et .  T h e u s er  g et s  t h e s e n s o r   m e s s ag e a n d  ch eck s  t h s i g n at u r e.  I f  t h e s i g n at u r e   m at c h es  accep t  t h s en s o r  d at a an d  p r o ceed  t h e t r eat m e n t  p r o ces s  o t h er w i s e i t  r ej ect s  t h e s e n s o r  d at a.             F i gu r e  2.  P r o pos e S y s t em  F l o w ch a r t     No   U s er   and s ens or   r egi s t er ed t o t he S A   S ens or  node  V er i f i c a t i on ba s ed on   E CC   No   S ens or  i s   aut hent i c a t ed   S ens or  s ends   s i gnat ur pay l oad dat a   t o us er  v i a S A   S ens or  i s  a  m a lic io u s     ST AR T     S T OP     S A   s end s  dat a   t o us er   S s end no t i f i c a t i on  m e s s age t o  al l  nodes   U s er   pr oc eed  t r eat m ent   U s er   c on f i r m ed  s ens or  s i gnat ur e       V al i d S ens or  O T P ?   I f  F k ey ! = R k ey     Y es   Y es   D i s c ar d da t pac k e t   No   No   U s er   r ej ec t  t he  dat   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SSN :   25 02 - 4752   I nd o ne s i a n J  E l e c  E ng  &  C o m p   Sc i ,   Vo l 11 , N o .   1 J ul y   201 8   :   2 56     262   260   3.   R ES U LT S   A ND AN AL Y S I S   T he  s i m ul a t i o n a na l ys i s  i s  d o ne  us i n g t he   N e t w o r k S i m u l a t o r  t o o l  ( N S - 2 ) .  T he   e xi s t i ng  s c he m e   H K M a n d  t h e  p r o p o s ed  R S P   s ch e m e ar e a n al y s ed  a n d  co m p ar ed   w i t h  t h s i m u l a t i o n  r es u l t s .  T h n et w o r k   t r a ff ic  in  t h e   s i m u la t io n  p r o to t y p e  is   h a n d le d  u s i n g  tr a f f ic   m o d e C o n s ta n t B it R a te  ( C B R ) .  T h e  p a r a m e te r s   u s e f or  t h e   s i m ul a t i on  o f  t h e  pr opos e d s c h e m e  a r e  t a bu l a t e d be l o w .  T h e  pe r f or m a nc e  of  t h e  pr opos e s ch e m e i s  e v al u at ed  b y  t h m e t r i cs  p ack et  d el i v er y  r at e,  d el ay ,  p ack et  l o s s  r at e a n d  t h r o u g h p u t .       T a b le   1 : S i m u la tio n  P a r a m e te r s  o f  R S P   V a r i ab l e   S p eed   (rp m )   C ha n n e l  T y p e   W i r e l es s  C h a n n el   S im u l a tio n  T im e   1 0 0 s   N u m b e r  o f  N o d e s   M A C  T yp e   T ra ffi c  M o d e l   1 5   8 0 2 . 1 1   C BR   S im u l a tio n  A r e a   T r a n sm i ssi o n  R a n g e   5 0 0 x 50 0   1 0 m   W i r e l e ssP h y       3 .1 P a ck et  D el i v ery  R a t e   P ack et  d el i v er y  r at e i s  d e f i n e d  as  n u m b er  o f  p ack et s  r each ed  b y   t h e d es t i n a t i o n  t o  t h e t o t al  p ack et   s en t  b y  t h e s o u r ce n o d e.  P D R  can  b m eas u r ed  u s i n g  t h e eq u at i o n  ( 2 ).     P a c k e t s R c v d i n t o t a l P DR T o t a l P a c k e t s s e n t =               (2 )           F i g u r e 3 .  P ack et   D el i v er y  R at e       T h e p ack et  d el i v er y  r at e o f  t h e p r o p o s ed  s ch e m RS P   i s   hi ghe r   t ha n t he  p a c ke t  d e l i ve r r a t i o  o f  t he   e x i s t i ng   m e t h ods  H K M   w hi c h  i s   s h o w n i n  t h e   F i gu r e  3.  T h e   m or e  pr o m i n e n t  e s t i m a t i on of  pa c k e t  de l i v e r r at e i m p l i es  t h e b et t e r  e x e c u t i on  of  t h e  pr ot oc ol .  I t  s h o w s   t h a t  t h e  pr opos e d s c h e m e   RS P   h a s  26. 75%  be t t e r   P D R   w h en  co m p ar ed  t o  t h e e x i s t i n g  H K M .     3 .2 P a c k e t  Lo ss  R a t e   P ack et  L o s s   R at e  ( P L R )  i s  t h e r at i o  b et w een  t h e  p ack et s  d r o p p e d  t o  t h e p ac k et   s en t  an d  i t  ca n  b e   m eas u r ed   us i n g t he  e q ua t i o n ( 3 )     P ac k e t s dr oppe d i n t ot al P L R T o t a l P a c k e t s s e n t =             (3 )       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nd o ne s i a n J  E l e c  E ng  &  C o m p  S c i     I SSN :   2502 - 4752       R obus t   Se c ur i t y  f or  H e al t h I nf or m at i on by  E C C  w i t h s i gnat ur e  H as h F unc t i on i n    ( G .  S r i d evi  D eva s en a )   261       F i g u r e 4 .  P ack et   L o s s Ra t e       T h e p ack et  l o s s  r at e o f  t h e p r o p o s ed  s ch e m RS P   i s  l o w e r  t h a n  t h e  e xi s t i ng  H K M   m e t hod  w hi c s h o w n i n  F i gu r e  4.   L o w e r  t he  pa c k e t  l os s  pr opor t i on  de m on s t r a t e s  t h a t  hi gh e r  e x e c u t i on  of  t h e  n e t w or k .   F ig u r e  4  in d ic a te s  t h a t P L R  o f   RS P i s  g r e a t e r  b y  43. 97%   w h e n  c o m pa r e d t o t h a t  of   HKM .     3 . 3 A ve r age  D e l ay   T h e d el a y  i s  d ef i n ed  a s  t h e  t i m co n t r as t  b et w een  t h e p r es en t   p ack et s  r ecei v ed  an d  t h e  p r ev i o u s   p ack et  r ecei v ed .  I t  i s  cal cu l at e d  b y  t h e eq u at i o n   (4 ) .   0 Re n P k t S e n d T i m e P k t c v T i m e D e l a y T i me =           ( 4 )           F i g u r e 5 .  A v er ag D e la y       T h e  de l a y   v a l u e  i s  l o w   f or  t he  pr opos e d s c h e m e   R S P  t h a n t h e  e x i s t i ng   m e t h od H K M  i s  s h o w n i F i g ur e 5 .  T he  b a s e  e s t i m a t i o n  o f  d e l a y i m p l i e s  t ha t   hi ghe r   e s t i m a t i o n  o f   t he  t hr o ug hp ut   o f  t he  s ys t e m .  T he   g r ap h  r ev eal s  t h at  t h R SP   h a s  37. 1 6%  l o w e r  de l a y  f or  a  n o d w h en  co m p ar ed  t o  t h HKM s ch e m e.     3 . 4 T hr o ug hput   T h r o u g h p u t  i s  c h ar act er i zed   as  t h e a v er ag e  o f  s u cces s f u l  o r  ef f ect i v m e s s a g es  d el i v er ed  t o  t h e   d e s t i na t i o n.  T he  a ve r a ge  t hr o u ghp ut  i s  e s t i m a t e d  us i n g e q ua t i o (5 ) :     0 ( ) * 1000 n P k t s R e c e i v e d n P k t S i z e T hr oughput =           ( 5 )       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SSN :   25 02 - 4752   I nd o ne s i a n J  E l e c  E ng  &  C o m p   Sc i ,   Vo l 11 , N o .   1 J ul y   201 8   :   2 56     262   262       F i g ur e  6 .  T hr o ughp ut       T h e p r o p o s ed  s ch e m RS P   h a s  hi g he r  a ve r a ge   t hr o u g hp ut   w he n c o m p a r e d  t o  t he  e x i s t i ng  s c he m e   H K M  i s   s ho w n  i n F i gur e . 6 .   I t  can  b e o b s er v ed  f r o m  t h g r ap h  ex p l ai n s  t h at  t h n u m b er  o f  p ack et s  r ecei v e d   s u c c e s s f ul l y  f or  e v e r y  1000 pa c k e t s   f o r  R S P  i s   g r eat er  t h a n  2 1 . 8 9 %  co m p ar ed  t o  t h at  o f  t h HKM   m e c ha ni s m .       4.   CO NCL U S I O N   R o b us t   S e c ur i t f o r  H e a l t h I n f o r m a t i o n b y  E C C   w i t s i gna t ur e  H a s h F u nc t i o n i n W B A N  ( R S P ) ,  i s   pr op os e d i n  t hi s  pa pe r .  I t  s i gn i f i c a n t l y  de v e l ope d t o e l i m i n a t e  t h e  e a v e s dr oppi n g  at t ac k  a n d  acces s  t h e p at i en t   i nf or m a t i on  f r o m  t h e  a u t h e nt i c a t e d s e ns or .   T h e   E llip tic a l C u r v e  C r y p to g r a p h y   a l g o r ith m  is  u s e d   to  v e r i f y   th e   a u th e n tic a te d  s e n s o r .   E s p e c i a l l y ,   t h i s  sc h e m e  u s i n g   ha s h - ch ai n  b as ed  k e y  s i g n at u r e t e ch n i q u e t o  ach i ev e   e f f ic ie n t,   s e c u r e  tr a n s m is s io n  f r o m   s e n s o r  to  u s e r  in  W B A N .  O u r  s i m u la tio n  r e s u lts  e x p la in   t h a t t h e  R S P   pr ot oc ol  c a n  r e du c e  pa c k e t  l os s  r a t e  b y  u p t o 43. 9 %   w h e n c o m pa r e d t o t h e  H K M   pr ot oc ol .  A l s o R S P   i m pr ov e s  t h e   n e t w or k   t h r oughpu t  a n d pa c k e t  de l i v e r y  r a t e  i n a   n e t w or k .  T hu s   t h e  R S P  pr ot oc ol  pr ov i de s  da t a   co n f i d e n t i al i t y ,  au t h e n t i cat i o n   an d  s ecu r e d at a t r an s m i s s i o n  i n  a W B A N .         R EF ER EN C ES     [ 1]     X ie   Z , H u a n g  G , H e   J , Z h a n g  Y ,   A  c liq u e - ba s e d w ba n s c he dul i ng  f or  m obi l e  w i r e l e s s  body   a r e a  ne t w or k s .   P r oc e di a C om p ut e r   S ci en ce .   2 014 ;   3 1: 10 92 - 11 01.   [ 2]     Al - J an ab i ,  S ,   A l - S hour b a j i ,  S h oj a f a r  M ,  S ha m s hi r ba nd S ,   S u r v ey  o f   m ai n  ch al l en g es  s ecu r i t y  an d  p r i v ac y )  i n   w i r el e s s  b o d y  ar ea n et w o r k s   f o r  h eal t h car e ap p l i cat i o n s ”,   E gy pt i a n I nf or m at i c s   J our n al . 2 01 6.   [ 3]     S h an k ar  S  K ,  T o m ar   A S ,  T ak   G K .   S e c u r e  m e d ic a l d a ta  tr a n s m is s io n   b y  u s in g  EC C  w ith   m u tu a l a u th e n tic a tio n   i n  W S N s ”.   P r o ced i a  C o m p u t er  S ci en ce ,   201 5;   70 :   45 5 - 46 1.   [ 4]     B r aek en   A ,  D L a P i ed r o  A ,  W o u t er s  K .   S e c ur e  e v e nt  l og g i ng  i n s e ns or   ne t w or k s .   In   E ur ope an P ubl i c  K e y   I n f ra st ru c t u re   W or k s hop .   S pr i ng e r  B e r l i n H e i de l be r g . 20 11:   pp .  1 94 - 20 8.   [ 5]     Hu  C ,  L i  H,  Hu o  Y,  Xi a n g  T ,  L i a o  X.   S e c ur e  a nd  e f f i c i e nt  da t a   c om m uni c a t i on pr ot oc ol  f or  w i r e l e s s  body  a r e a   ne t w or k s .   I E E E  T r ans ac t i ons  o n  M ul t i - Sc a l e   C om p ut i ng Sy s t e m s ,   201 6;   2 ( 2 ):  9 4 - 10 7.   [ 6]     Z ha ng  A ,   Wa n g   L,  Y e  X ,  Li n   X . ,   Li g h t - w e i g ht  a nd r o bus t  s e c ur i t y - a w ar e d 2 d - a s s i s t  da t a  t r a ns m i s s i on  pr ot oc o l   f or  m obi l e - h e a lth  s y s te m s .   I E E E  T r ans ac t i o ns  o n I n f or m at i o n F or e ns i c s  and  Se c ur i t y ,   20 17 ;   12 ( 3 ):   662 - 6 75.   [ 7]     H a y aj n eh  T ,   M ohd B ,  I m r a M ,  A l m a s ha qbe h G ,   V as i l ak o s  A .   S e cu r A u t h en t i cat i o n  f o r  R e m o t e P at i en t   M oni t or i ng  w i t h W i r e l e s s  M e di c a l  S e ns or  N e t w or k s .   Se ns or s .   20 1 6;   1 6:  42 4:  14 24 - 82 20.   [ 8]     L i u  J , Z h a n g  Z , C h e n  X , K w a k  K  S C e r t i f i c a t e l e s s  r e m ot e   a nony m ous  a ut he nt i c a t i on s c he m e s   f or   w i r e l e s s  body   ar ea n e t w or ks I E E E  T r a ns ac t i o ns  o n P ar al l e l  D i s t r i but e d Sy s t e m s .  20 14;   2 5( 2) ;  3 32 - 34 2.   [ 9]     G uo L ,  Z ha ng  C ,  S un J ,  Y .  F a ng.   A p r i v a c y - p r e s e r v in g  a ttr ib u te - ba s e d a ut he nt i c a t i on s y s t e m   f or   m obi l e  he a l t ne t w or k s I E E E  T r ans ac t i ons  o n  M obi l e   C om put i n g ,  20 14;   1 3( 9) : 1 9 27 - 19 41.   [ 1 0]     D a u t o v , R ., & T s o u r i , G . R .,   S e c ur i ng  w hi l e  s a m pl i ng  i n w i r e l e s s  body  a r e a  ne t w or ks   w i t h a ppl i c a t i on t el ect r o car d i o g r ap h y .   I E E E  j our n al  o f  bi om e di c a l  a nd  he al t h i nf or m at i c s .   20 16 ;   20 ( 1) :  13 5 - 1 42.   [ 1 1]     K u ma r i   S ,   L i  X ,  W u  F ,  Da A  K,   A r sh a d  H,  Kh a n  M .  K.   A  us e r  f r i e ndl y   m ut ua l  a ut he nt i c a t i on a n d k e y   ag r ee m en t  s ch e m f o r   w i r el es s   s en s o r  n et w o r k s  u s i n g  ch ao t i c m ap s F ut ur e  G e ne r at i o n C om put e r  Sy s t e m s ,   201 6;  63 :   5 6 - 75 .   [ 1 2]     H e  D ,  C ha n S ,   T a ng S ,   G ui z a ni  M .   S ecu r e d a t a  di s c ov e r y  a nd di s s e m i na t i on ba s e d on ha s h t r e e   f or   w i r e l e s s   s e ns or  ne t w or k s .   I E E E  t r a ns ac t i ons   on w i r e l e s s  c om m u ni c at i ons 201 3;   12 ( 9) ,  46 38 - 4 64 6.   [ 1 3]     M eh ar i P ,  A g r a w al  D  P .   A  h y b r i d  k ey   m an ag e m en t  s ch e m f o r  h eal t h car e s en s o r  n et w o r k s .   I E E E   I n t e r n at i on al   C o n f er en ce o n   Co m m u n i c a t i o n s  ( ICC) ,   20 16 :   1 - 6   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.