I n d on e s i an   Jo u r n al   o El e c t r i c al   En gi n e e r i n g   an d   C o m p u te r   S c i e n c e   V o l .   1 5 ,   N o .   1 Ju ly   201 9 ,   pp .   4 21 ~4 26   IS S N :   2502 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 1 5 .i 1 . pp 4 21 - 4 26             421       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i ae s c or e . c om / j our na l s / i nde x . php/ i j e e c s   R o b u st   a u t h e n t i c a t e d   e n c r y p t i o n   s c h e m e   w i t h   m u l t i p l e   k e y f o r   a d   h o c   n e t w o r k s       A jay  K a k k ar 1 ,   M an i n d e r   S i n gh 2   1 D e pa r t m e n t   o f   E l e c t r o ni c s   a nd   C o m m u ni c a t i o E ng i n e e r i ng ,   T . I . E . T ,   I ndi a     2 D e pa r t m e n t   o f   E l e c t r o ni c s   a nd   C o m m uni c a t i o E ng i n e e r i ng ,   R . B . U ,   I ndi a         A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T     Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e D e c   1 3 ,   2018   R e v i s e F e b   14,   201 9   A c c e pt e F e b   28 ,   201 9       D a t a   s e c u r i t y   i a   c o m put i ng   dy na m i c   i nf r a s t r uc t ur e   w i t ho ut   e x pl i c i t   us e r   i nt e r v e n t i o i s   t o ug t o   a c hi e v e .   A   r o bus t   a u t he n t i c a t e e nc r y pt i o s c he m e   w i t h   m ul t i pl e   k e y s   f o r   a ho c   ne t w o r ks   ha s   b e e n   pr o po s e d .   R e a l   t i m e   a t t a c ks   ha s   be e m o ni t o r e a nd  c o pe u p   u s i ng   r e - e nc r y pt i o a l g o r i t hm .   T he   e f f e c t i v e ne s s   o f   t h e   w o r h a s   b e e n   v a l i da t e by   e xt e ns i v e   s i m ul a t i o ns   o v a r i o us   c o m bi na t i o i t e r m s   o f   S - B o xe s ,   ke y   a nd  da t a   l e ng t h .   T h e   pr o po s e w o r i s   a   c o l l a bo r a t i o o f   o pt i m a l   s e l e c t i o o f   S - B o xe s ,   ke y   a nd  da t a   l e ng t hs   w i t e v a l ua t i o o f   he a t   di s s i pa t i o n.   T h e   w o r ha s   be e c a r r i e o ut   t o   de v e l o p   a o pt i m i z e e f f i c i e nt   ke y   m a na g e m e nt   t e c hn i qu e   t o   r e d uc e   t he   t i m e   a v a i l a bl e   f o r   ha c ke r s .   T o   v e r i f y   t he   e f f e c t i v e ne s s   o f   pr o po s e a l g o r i t hm ,   t h e   r e s ul t s   ha v e   b e e c o m pa r e w i t h   K .   X ue   e t   a l . ,   L i   X .   e t   a l .   a nd  S .   K .   S o o e t   a l . s   p r o t o c o l .   Ke y w or ds :   A h o c   n e t w o r k   E n c r y pt i o n   H a c ki n t i m e   K e y s   C opy r i gh t   ©   201 9   I n s t i t ut e   o f   A dv anc e E ng i ne e r i ng   and   S c i e nc e .     A l l   r i gh t s   r e s e r v e d .   Cor r e s pon di n g   Au t h or :   A j a y   K a kka r,     D e pa rt m e n t   o f   E l e c t r o n i c s   a n Co m m u ni c a t i o E n g i n e e ri n g ,   T . I . E . T ,   P a t i a l a ,   P u n j a b ,   I ndi a .   E m a i l :   a j a y . ka kka r@ t ha p a r. e du       1.   I N TR O D U C TI O N     E v e r y o n e   n e e ds   p r i v a c y   a n w a n t s   o n l i n e   s e c ur e t ra n s m i s s i o n .   A s   t h e   i n f o r m a t i o i s   f r e que nt l y   s h a r e o v e r   t h e   w e b ;   t h e r e f o r e ,   t h e r e   i s   a n   u rge nt   n e e t o   m e e t   t h e   s e c ur i t y   a n p r i v a c y   i s s ue s   o a i n di v i du a l / o r ga ni z a t i o n s   [1 - 2] .   T h e   e xi s t i n s c h e m e s   a r e   e i t h e r   v ul n e r a b l e   t o   ra n do m   a t t a c ke s   o r   s uuf f e r e d   f r o m   s i gi n f i c i a nt   o v e r h e a ds .   T h e   m a i o bj e c t i v e   of   t h i s   w o rk  i s   t o   i m p r o v e   t h e   s a f e t y   o f   da t a   a n t o   pr e s e r v e   t h e   i n f o rm a t i o n   i t   c o n t a i n   w i t h   m i n i m u m   o ve r h e a ds .   D a t a   e nc r y pt i o n   w i t h   m u l t i pl e   ke y s   h a v e   t h e   po t e n t i a l   t pr o v i de   e ff e c t i v e   a n s e c ur e t r a n s m i s s i o n   [3 - 5] .   T h e   m u l t i pl e   ke y s   w i t h   v a r i a b l e   l e n g t h s   ha v e   a l w a y s   be e n   pr e f e rr e ov e r   f i xe ke y   l e n gt h s .   H e n c e ,   r e a l   t i m e   a d a pt i v e l y   fo r   r e l i a b l e   ke y s   w i t h   t h e   f o c us   t o   pr ov i de   s e c ur e da t a   c o m m u ni c a t i o n   t o   us e r s   i s   po s s i b l e .   T h e   us e   of   a   h e a vy   c r y pt o gr a p h i c   s o f t w a r e   i n   i t s e l f   i s   a   b i gge s t   c h a l l e n ge   due   t o   t h e   h e a t   d i s s i pa t e by   t h e   a l go r i t hm .   T h e r e f o r e ,   i n   t h e   a h o c   n e t w o r ks   t h e   r e duc t i o n   i n   b i t   l e n g t h   a nd  n o de s   a l w a y s   a dv i s a b l e   [6 - 7].   It   i m p r o v e s   t h e   pe r f o r m a n c e   of   c r y pt o gr a p hi c   m o de l ,   a n d   r e duc e   c o m put a t i o na l   c o m pl e xi t y   w h i l e   f ul f i l l i n s e c ur i t y   n e c e s s i t i e s   of  a   c r y pt o gr a p hi c   t e c hn i que   [8]. T o   pr e v e n t   i l l i c i t   a c c e s s   of   da t a   a n i n c r e a s e   t h e   s y s t e m   pe r fo rm a n c e ,   t h e   c o n c e pt   of   r e - e n c r y pt i o n   c a n   b e   us e d   [9 - 10].   T h e   w o r h a s   b e e n   s e gr e ga t e i n   t w pa rt s ;   a P r e - e s t i m a t i o n   o f   pr o c e s s i n t i m e   (n s a n ha c ki n g   t i m e   (m i n u t e s fo r   a h o c   n e t w o r k,   a n b h e a t   di s s i pa t i o due   t a l go r i t h m   ha s   a l s o   be e n   r e po r t e d .   T h i s   pa pe p r e s e nt s   a   pa t h   t o   t h e   r e s e a r c h e r s   t ha t   e x pl o r e   s t a t e - of - t h e - a r t   e l a b o r a t i o a s s o c i a t e   w i t t h e   e n c r y pt i o n .   T h e   a na l y s i s   of   ke y   l e n gt h   i n   t h e   e n c r y pt i o n   p r o c e s s   w a s   c a rri e o ut   by   M .   N a o r   e t   a l .   ( 1999)  [11] ,   H .   Chi e (200 4)  [12 ],   J .   Ca o   e t   a l .   (200 6)  [1 3],   Y .   T s e ng  (2007)  [ 14]  a n A .   K a kk a r   e t .   a l .   (20 10,   2011)     [15 - 16] .   It   h a s   b e e n   ob s e r v e t h a t   m a n y   s e c ur i t y   s c h e m e s   de s i gn e f o r   h o m o ge n e o us   s e n s o r   n e t w o r ks   s uff e r   f r o m   hi g h   c o m m u ni c a t i o n   a nd  c o m put a t i o n   o v e r h e a d,   a nd  t h e s e   a r e   n o t   s ui t a b l e   fo r   a h o c   n e t w o r ks .   T h e r e f o r e ,   t h e   s e l e c t i o o f   ke y s   a n d   S - B o xe s   h a s   t o   b e   do n e   i n   a c c o r da n c e   w i t h   t h e   da t a   s e que n c e   t o   r e duc e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   1 5 ,   N o .   1 Ju ly   201 9   :     4 2 1   -   4 2 6   422   t h e   h a c ki ng  t i m e .   R .   A m i e t .   a l .   (2016 [1 7],   M .   A l S a b a e t .   a l .   (2017)   [18] ,   K .   X ue   e t .   a l .   (2 013)   [19]   a n d   A .   K a kka e t .   a l .   (201 2)  [ 20]  w o r ke o s e c ur e t i m e   b o un d   hi e ra r c h i c a l   ke y   a s s i gnm e nt   s c h e m e s   i o r de r   t a s s i g n   t i m e   de pe n de nt   e n c r y pt i o n   ke y s .   F o r   e ff i c i e n t   a n d   re l i a b l e   m o de l ,   t h e   ke y s   a r e   ge n e ra t e f r o m   t h e   a v a i l a b l e   da t a .   K e y   r e c ove r y   m e c h a n i s m s   i s   us e t o   c ope   up  t h e   ke y   f a i l ur e   p r o b l e m .   S e c ur e da t a   t r a n s m i s s i o n   i n v o l ve e n c r y pt i o n ,   r e - e n c r y pt i o n ,   t ra n s m i s s i o n   a n r o ut i ng  o f   da t a   a c r o s s   v a r i o us   n o de s .   T h e   i s s ue   of   ke y   di s t r i b ut i o n   a n e f f i c i e n t   g r o up  ke y   m a na ge m e nt   i s uc n e t w o r ks   w e r e   a l s o   a n a l y z e d.   A   s e c ur e   da t a   c o l l e c t i o n   s c h e m e   b a s e o n   c o m p r e s s i v e   s e n s i n g   i a d   h o c   n e t w o r ks   w a s   a l s o   a na l y z e d.   F l o ri a S ko pi e t .   a l .   (2016)  a nd  J .   L i   e t .   a l .   (201 8)  [21 - 22]  w o r ke o n   c e rt i f i c a t e l e s s   c r y pt o gr a p h y   a n ke y   t r a n s p a r e n c y   t e c hn i q ue s   t o   a vo i ke y   e s c r o w   pr o b l e m .   T h e   g r o up  ke y   a g r e e m e nt   p r o t o c o l s   w e r e   ut i l i z e t o   pr o v i de   da t a   s e c ur i t y   i a d   h o c   n e t w o r ks .   T h e   m a i n   f l a w   o f   t h e i s c h e m e   w a s   t h a t   f o r   e a c h   i n de pe nde nt   r e s o ur c e   t h e   uni que   ke y   w a s   r e qui r e fo r   e n c r y pt i n t h e   da t a .   Z .   A l i   e t .   a l .   (2013)  p r o po s e d   a   n e w   c o m put a t i o n   o e n c r y pt i o n   t h a t   w a s   b a s e upo s y m m e t r i c   c i p h e a nd  ha d   a   v e r y   w e a ke y   de s i gn   m e t h o d;   t h e r e f o r e ,   s e c ur i t y   l e v e l   of  t h e   a l go ri t hm   w a s   v e r y   p oo r   a s   c o m pa r e t o   o t h e e n c r y pt i o n   a l go ri t hm s .   T h e   ke y   us e w a s   t i m e   bo un de w h i c h   de c r e a s e t h e   s e c ur i t y   l e ve l   a n di n o t   p rov i de   t h e   f l e xi b i l i t y   t t h e   us e r s   t o   upgr a de   t h e   pri v a t e   ke y   [23].   T h e   v a r i o us   s e c ur i t y   a s pe c t s   of   t hr e a t s ,   v ul n e r a b i l i t i e s   a n e n c r y pt i o n ,   a nd  i n f o r m a t i o n   a t t a c s i de   c o n c e rn e w i t e n c r y pt i o n   a l go ri t hm   w a s   a l s o   c o n s i de r e d.       2.   R ES EA R C H   M ET H O D   K e y s   a r e   ge n e r a t e f r o m   t h e   a v a i l a b l e   da t a   t o   a v o i ke y   t r a n s po rt a t i o n .   I t   i m p r o v e s   t h e   b a n dw i dt h   a n pe r f o r m a n c e   of   t h e   m o de l   w h i c h   e nha n c e s   t h e   da t a   r a t e .   R i s a n s e c uri t y   l e v e l   a ga i n s t   r a ndo m   a t t a c ks   ha s   b e e n   s h o w n   i n   T a b l e 1.   B a s e o n   t h e   a t t a c ks / m i n u t e   t h e   re - e n c r y pt i o n   i s   do n e .   If   t h e   a t t a c ks   i n   a   gi v e n   s l o t   a r e   f ur t h e r   i n c r e a s e d,   t h e   ke y   s h i f t i n t i m e   s h o ul b e   r e duc e t o   a c h i e v e   s e c ur e m o de l .   T h e   a n a l y s i s   s h o w s   t h a t   t h e   f a i l u r e   r a t e   pl a y s   a   v i t a l   r o l e   i n   r e duc i n t h e   t i m e   a v a i l a b l e   t o   t h e   ha c ke r s .   T h e   s e c uri t y   l e v e l   of   a   c r y pt o gr a p h i c   m o de l   w a s   e v a l ua t e f r o m   t h e   ke y   s t r e n g t h .   W h e n   t h e   f a i l u r e   r a t e   of   ke y   i n c r e a s e f r o m   a   f i xe v a l ue ,   t h e i t   w a s   t r e a t e a s   f a ul t y   ke y   a n d   w a s   di s c a r d e f r o m   t h e   s y s t e m .   T h e   f r e s ke y s   a r e   ge n e r a t e f r o m   t h e   n e w   da t a   s e que n c e .   T h e r e f o r e ,   t h e s e   a r e   i n de pe n de n t   f r o m   t h e   p r e v i o us   ke y s .   T h e   p r o c e s s   of  ge n e ra t i o n,   m o di f i c a t i o a nd  t r a n s po r t a t i o n   o f   ke y s   i s   c a rri e o ut   by   a l go r i t hm .   T h e   us e   o f   r e l i a b l e   ke y s   i n   t h e   a l go ri t hm   m a ke s   i t   i m po s s i b l e   fo r   a   ha c ke r   t o   ge t   a c c e s s   of   no de   w h i c h   i s   b e i n g   p r o t e c t e by   m ul t i p l e   ke y s .   It   a l l o w s   us e r   t o   s e l e c t   a n d   r e pl a c e   t h e i ke y s   w i t h o ut   a f f e c t i n g   t h e   o t h e ke y s .   T h e   r e m o v a l   o f   ke y   f r o m   t h e   f a ul t y   n o de ,   r e m ov a l   of   ke y ,   w h e n   us e r s   e nt e r/ l e a v e   t h e   gr o up  a n ke y   upda t i n m e c h a ni s m   a r e   a l s a dd r e s s e d.   T h e   ke y s   w e r e   w i t h d ra w n   f r o m   t h e   us e r s   by   t h e   s y s t e m   w h e n   t h e y   l e a v e   t h e   n e t w o r k.   It   i s   a   t ra de - off   b e t w e e n   s e c ur i t y   a n o v e r h e a ds .   It   a l s o   h e l i n   a c h i e v i ng  c o n f i de n t i a l i t y ,   a ut h e n t i c a t i o n   a n i nt e g r i t y   o da t a .   V a r i o us   s e c ur i t y   l e ve l s   a r e   p r o po s e fo r   a t t a c ks   a nd  t he   r e c ov e r y   m e c h a ni s m   i s   s e l e c t e o n   t h e   b a s i s   o t h e s e   s e c ur i t y   l e ve l s .       T a b l e   1 .   E v a l ua t i o n   o f   R i s a n d   S e c ur i t y   L e ve l   S .   N o   Ri s k   L e v e l   A t t a c k s / M i n u t e   S e c u ri t y   L e v e l   Re m a rk s   1   L o w   0 - 20   V e r y   G o o d   U s e d   fo l o n g   s e q u e n c e s   2   M e d i u m   21 - 100   G o o d   U s e d   fo s h o r t   s e q u e n c e s   3   A v e ra g e   101 - 200   A v e ra g e   U s e   m u l t i p l e   k e y s   o f   v a ri a b l e   l e n g t h .   4   H i g h   201 - 500   W e a k   Re - e n c r y p t i o n   o f   a t   l e a s t   s i n g l e   k e y   i s   r e q u i r e d     5   V e r y   H i g h   >   5 0 0   V e r y   w e a k   Re - e n c r y p t i o n   b o t h   t h e   k e y s   i s   re q u i r e d .         T h e   r e - e n c r y pt i o n   h a s   b e e n   do n e   us i n 2 nd  ke y   fo r   w e a n o de s .   T h e   2 n d   ke y   i s   r e qui r e w h e n e v e r   t h e r e   i s   a   n o de   f a i l u r e   due   t o   ra n do m   a t t a c ks .   B o t h   t h e   ke y s   h a v e   b e e n   ge n e r a t e f r o m   di f f e r e n t   po o l s   e nh a n c e   t h e   s e c u r i t y   l e v e l .   T h e   p r o b a b i l i t y   o f   h a c ki n g   a n   a l p ha n u m e ri c   ke y s   i f   ge n e ra t e f r o m   t h e     s a m e   po o l   i s :       (1)     W h e n   b o t h   ke y s   a r e   ge n e ra t e f r o m   s a m e   po o l   a n d   h a v e   a t   l e a s t   o n e   s i m i l a c ha r a c t e r,   t h e   ( 1 )   i s   w r i t t e a s :         35 0 2 36 / 1 i i M P 35 0 2 1 i M Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       R obus t   au t he n t i c at e d   e n c r y p t i o s c he m e   w i t m ul t i p l e   k e y s   f or   ad  hoc   n e t w or k s   ( A j ay   Kak k ar )   423   h e n c e   t h e   p r o b a b i l i t y   of   h a c k i n g   i s       (2)     It   i s   e v i de n t   t h a t   t h e   s e c uri t y   l e v e l   f a l l s   w h e n e v e r   s a m e   po o l   i s   us e fo r   m u l t i pl e   ke y s .   T h e   ke y s   a r e   b a s e up o n   t h e   m a t h e m a t i c a l   f un c t i o n s ;   f o r   n   n u m b e r   o b i t s   (0/ 1)  ke y   l e n gt h   t h e   po s s i b l e     c o m b i na t i o n s   a r e n 2 .       3.   R ES U LTS   A N D   A N A L Y S I S   E i g ht   S - B o xe s   h a v e   be e n   us e fo r   e n c r y pt i o n   w i t h   m ul t i p l e   ke y s   of   f i xe l e n gt h   8   a n d   16  b i t s .   T h e   s c h e m e   h a s   b e e n   a ppl i e o n   t h e   a h o c   n e t w o r w h e r e   10  no de s   a r e   c o n s i de r e d.   T h e   a l go ri t hm   h a s   b e e n   r u fo r   16,   32,   64 ,   128  a n 51 b i t   da t a   b i t s   s e pa ra t e l y .   In i t i a l l y ,   f i r s t   ke y   i s   s e l e c t e w h i c h   ha s   s h o rt   ke y   l e n gt h   i c o m pa ri s o n   t o   s e c o n ke y .     3. 1 .       M u l ti p l e   K e ys   o F i x e d   Le n g th   It   h a s   b e e n   o b s e r ve t ha t   w h e n   t h e   e n c r y pt i o n   o f   s h o r t   d a t a   s e que n c e   16  i s   do n e   us i n t w o   k e y s   ha v i ng  ke y   l e n gt a nd  16  b i t s   r e s pe c t i v e l y ,   t h e   p r o c e s s i n t i m e   o f   17. 15n s   a nd  14 . 32  m i nut e   o f   h a c ki n g   t i m e   i s   r e s ul t e d.   2677µ W   h e a t   w i l l   b e   di s s i pa t e d.   T h e   ov e ra l l   r e s po n s e   of   t h e   s y s t e m   r e m a i n s   go o fo r   a   pe r i o o 14. 32  m i nut e s .   It   m e a n s   t h e   s e c ur i t y   l e ve l   of  t he   m o de l   w i l l   de gr a de   a f t e r   14 . 32  m i n u t e s .   T h e   s e c ur i t y   l e v e l   a l s o   t e n ds   t o   f a l l   i f   t h e   da t a   l e n g t h   i n c r e a s e   16  t o   32  b i t s .   F o r   t h e   s a m e   c o n f i gura t i o n   o f   da t a   l e n g t h   i s   i n c r e a s e f r o m   16  t o   32  b i t s ,   t h e   h a c ki ng  t i m e   w i l l   i n c r e a s e   f r o m   14. 32  t o   21. 52  m i n u t e s   w h i c h   i s   m a r g i na l l y   a c c e pt a b l e .   T h e   p r o c e s s i n t i m e   a n h e a t   d i s s i p a t i o n   a l s o   i n c r e a s e s   w h i c w i l l   f urt h e r   r u i n   t h e   c r y pt o gr a p h i c   m o de l .   T h e   s y s t e m   r e s po n s e   i n   t e rm s   o f   pro c e s s i n g,   h a c ki ng  t i m e   a n d   h e a t   d i s s i pa t i o f o r   v a r i o us   d a t a   a nd  ke y   l e n gt h s   ha v e   be e n   s h o w n   i n   T a b l e   2.   E v a l u a t i o n   o r i s a n s e c ur i t y   l e v e l   a ga i n s t   a t t a c ks   w h e n   1 st   ke y   i s   l a rge c o m pa r e t 2 nd   ke y   a s   s h o w n   i F i gu re   3.       T a b l e   2 .   E v a l ua t i o n   o f   R i s a n d   S e c ur i t y   L e ve l   A ga i n s t   A t t a c ks   w h e n   1 st   K e y   i s   S m a l l   Co m pa r e t 2 nd   K e y   D a t a   L e n g t h   (B i t s )   1 s t   k e y   =   8   b i t s ,   2 n d   k e y   =   1 6   b i t s   P ro c e s s i n g   t i m e   ( n s )   H a c k i n g   T i m e   ( m i n )   H e a t   D i s s i p a t i o n   (µW )   Re m a rk s   16   1 7 . 1 5   1 4 . 3 2   2677   A c c e p t   32   2 1 . 1 8   2 1 . 5 2   2704   M a rg i n a l l y   A c c e p t a b l e   64   4 9 . 5 7   2 4 . 6 5   2757   Re j e c t   128   5 7 . 6 4   3 5 . 8 0   2792   Re j e c t   512   8 7 . 1 5   3 9 . 6 3   2801   Re j e c t       T a b l e   3 E v a l ua t i o n   o f   R i s a n d   S e c ur i t y   L e ve l   A ga i n s t   A t t a c ks   w h e n   1 st   K e y   i s   L a r ge Co m pa r e d   t 2 nd   K e y   D a t a   L e n g t h   (B i t s )   1 s t   k e y   =   1 6   b i t s ,   2 n d   k e y   =   8   b i t s   P ro c e s s i n g   t i m e   ( n s )   H a c k i n g   T i m e   ( m i n )   H e a t   D i s s i p a t i o n   (µW )   Re m a rk s   16   2 4 . 1 9   1 2 . 4 1   2705   A c c e p t   32   4 7 . 2 5   1 5 . 1 4   2761     A c c e p t   64   5 4 . 9 5   1 9 . 1 2   2794   M a rg i n a l l y   A c c e p t a b l e   128   6 4 . 5 6   2 4 . 0 6   2816   Re j e c t   512   9 5 . 0 2   3 6 . 1 2   2886   Re j e c t       It   ha s   b e e n   o b s e r v e f r o m   t h e   T a b l e   t h a t   w h e n e v e r   t h e   b i t   l e n gt o f   f i r s t   ke y   i s   s m a l l   i c o m pa ri s o n   t o   s e c o n ke y ,   t h e   h a c ke h a s   m o r e   t i m e   t o   ge n e ra t e   t h e   a t t a c ks .   A s   t h e   da t a   b i t s   a r e   i n c r e a s e t h e   h e a t   di s s i p a t i o n   a n ha c ki n t i m e   i n c r e a s e s .   T h e r e fo r e ,   i t   i s   a l w a y s   w o r t h y   t o   h a v e   f i r s t   ke y   of  h i g h e r   l e n gt i n   c o m pa r i s o n   t o   s e c o n ke y .   U s i n t hi s   c o m b i n a t i o n   t h e   ha c ki n t i m e   i s   r e duc e b ut   t h e   a   s m a l l   i n c r e a s e   i n   h e a t   d i s s i pa t i o n   ha s   b e e n   o b s e r v e d.     3. 2 .       M u l ti p l e   K e ys   o V ar i ab l e   L e n gth   M ul t i pl e   ke y s   a r e   t h e   e ff e c t i v e   s o l ut i o n   f o r   ke y   r e pl a c e m e n t   i n   c a s e   of  f a ul t y   k e y .   T a b l e   s h ow s   t ha t   t h e   s i n gl e   ke y   of   v a r i a b l e   l e n gt do e s   n o t   o ff e r   a   s e c ur e c r y pt o gr a p hi c   m o de l .   T h e r e f o r e ,   m u l t i pl e   ke y s   of  v a r i a b l e   l e ngt a r e   us e t o   a c hi e v e   da t a   s e c u r i t y .   If   m ul t i pl e   ke y s   of   v a r i a b l e   l e n g t h   a r e   us e t o   e n c r y pt   t h e   64   b i t   da t a   s e que n c e ,   t h e   ha c ki n t i m e   h a s   b e e n   r e duc e 10. 84   m i nut e s   f r o m   24 . 65   m i n ut e s   w hi c i s   o b s e r ve d   e n c r y pt i o n   i s   do n e   us i n t w o   f i xe ke y   l e n gt h   a nd  16  b i t s   r e s pe c t i v e l y .   I f   t h e   ke y   l e n gt h s   a r e   i nt e r c h a nge 35 0 2 084 . 0 i i M P Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   1 5 ,   N o .   1 Ju ly   201 9   :     4 2 1   -   4 2 6   424   i . e .   16  a n b i t s   r e s pe c t i v e l y   fo r   f i r s t   a n s e c o n ke y ,   t h e   ha c ki n t i m e   19 . 12  m i n ut e s   h a s   b e e n   ob s e r ve d.   E v a l ua t i o n   of   h e a t   di s s i pa t i o n ,   p r o c e s s i n a n h a c ki ng  t i m e   fo r   t w o   k e y s   of   v a r i a b l e   l e n g t h   a s   s h o w n     i n   T a b l e   4 .       T a b l e   4 E v a l ua t i o n   o f   H e a t   D i s s i pa t i o n,   P r o c e s s i n a n d   H a c ki n g   T i m e   f o r   T w o   K e y s   o f   V a r i a b l e   L e n gt h   K e y s   D a t a   L e n g t h   (Bi t s )   P ro c e s s i n g   t i m e   (n s )   H a c k i n g   T i m e   (m i n )   H e a t   D i s s i p a t i o n   (µW )   Re m a rk s   S i n g l e   K e y   L e n g t h   (8 - 1 6   Bi t s )   16   1 1 . 2 1   6 4 . 0 2   2216   Re j e c t   32   1 4 . 4 7   7 2 . 2 6   2329   Re j e c t   64   1 9 . 4 4   8 4 . 4 9   2344   Re j e c t   128   2 1 . 5 6   8 9 . 0 9   2359   Re j e c t   512   2 8 . 6 8   9 6 . 5 4   2963   Re j e c t   T w o   K e y s   o f   L e n g t h   (8 - 1 6   Bi t s )   16   3 4 . 1 6   0 9 . 0 9   3023   A c c e p t   32   3 8 . 1 9   0 9 . 2 3   3125   A c c e p t   64   4 2 . 0 8   1 0 . 8 4   3227   A c c e p t   128   4 7 . 9 2   1 0 . 9 6   3256   A c c e p t   512   5 0 . 0 2   1 1 . 0 1   3275   A c c e p t       T h e   c o m pa ri s o n   f o r   t h e   p r o c e s s i n g,   ha c ki n t i m e ,   h e a t   di s s i pa t i o n   a n d a t a   l e n gt h s   f o r   f i xe a n d   v a r i a b l e   ke y   l e n gt h s   ha v e   b e e n   s h o w n   i n   F i gu r e s   1,   a n 3 .   It   ha s   b e e n   f o un t ha t   t h e   h e a t   di s s i p a t i o n   a n d   ha c ki n g   t i m e   i n c r e a s e s   a s   t h e   i nput   da t a   s t r e a m   i n c r e a s e s .             F i gu r e   1 .   E v a l ua t i o n   o f   ha c ki n g   t i m e   (m i n ut e s f o r   f i xe a n d   v a r i a b l e   ke y   l e n g t h s           F i gu r e   2 .   E v a l ua t i o n   o f   h e a t   di s s i p a t i o n   W ) f o r   f i xe a n v a ri a b l e   ke y   l e n gt h s           F i gu r e   3 .   E v a l ua t i o n   o f   h e a t   di s s i p a t i o n   W fo r   f i xe a n v a ri a b l e   ke y   l e n gt h s   T o   ke e t h e   m o de l   s e c ur e f r o m   h a c ke r   t h e   h i g h e r   d a t a   l e n gt h   s e que n c e s   ha v e   t o   b e   e n c r y pt e us i n g   m ul t i p l e   ke y s   of   v a r i a b l e   l e ngt h   (8 - 16),   o t h e r w i s e   t h e   ha c ke ge t s   a m pl e   t i m e   t o   ha c t h e   c r uc i a l   i n f o r m a t i o n .   T h i s   e xe r c i s e   w i l l   a f fe c t   t h e   h e a t   o t h e r   p a ra m e t e r s   s uc a s   he a t   di s s i p a t i o n   a n c o s t ,   b ut   t h e   i n c r e a s e   i h e a t   di s s i pa t i o i s   n o t   s o   m uc h   h i g h   t hus   c a n   b e   i g n o r e d.   H ow e v e r,   t h e   c o rr e c t   c o m b i n a t i o o f   da t a   a nd  ke y   l e n gt h   c a n   b e   s e l e c t e b a s e o n   t h e   i m p a c t   of   a ppl i c a t i o n   us i n T a b l e   t 4.   T h e   a i m   i s   t o   e n c r y pt   t h e   da t a   w i t m i ni m u m   n u m b e r   of   ov e r h e a ds   a nd  p r o v i de   h i g h   s e c ur i t y   l e v e l .   It   i m p r o v e s   t h e   c o m put a t i o n a l   pe r f o r m a n c e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       R obus t   au t he n t i c at e d   e n c r y p t i o s c he m e   w i t m ul t i p l e   k e y s   f or   ad  hoc   n e t w or k s   ( A j ay   Kak k ar )   425   an r e duc e t h e   i m pl e m e nt a t i o c o s t   o f   t h e   c r y pt o gr a p h i c   m o de l .   T h e   p r o po s e m o de l   h a s   b e e n   c o m pa r e w i t h   K .   X ue   e t   a l .   ( 2013)  [9 ],   L i   e t   a l .   (201 1)  [2 4]  a nd  S .   K .   S oo e t   a l . ’s   p r o t o c o l   (2011)  [ 25]  o n   t h e   b a s i s   o f   di f fe r e n t   pa r a m e t e r s   a nd  s h o w n   i T a b l e   5.   It   o ff e r s   l ow   c o m put a t i o n a l   c o m pl e xi t y   a n d   i s   m o r e   r o b us t   t o   ra n do m   a t t a c ks .       T a b l e   5 .   Co m p a r i s o o f   P r o po s e M o d e l   w i t E x i s t i n M o de l s   P a ra m e t e r s   P ro p o s e d   K .   X u e   e t   a l .   L i   e t   a l . s   S o o d   e t   a l . s   K e y   t y p e / l e n g t h   ( b i t s )   V a ri a b l e   (8 - 16)   F i x e d   (5 6 )   F i x e d   (5 6 )   F i x e d   (5 6 )   Re - e n c r y p t i o n   Y e s   No   No   No   Re s i s t a n c e   t o   a t t a c k s   Y e s   Y e s   No   No       4.   C O N C LU S I O N   A   c o m pa r i s o n   o f i xe d   a n v a r i a b l e   ke y   l e n gt h   ha s   b e e n   do n e   by   c o n s i de ri n S - B o x e s ,   n o de s   a n h e a t   di s s i pa t i o n .   It   ha s   b e e n   fo un t ha t   t h e   us e   of  s i n gl e   ke y   of   f i xe d/ v a r i a b l e   l e n g t h   (8 - 16  b i t s i s   n o t   w o r t h y   fo r   e n c r y pt i o n   o f   da t a   (16 - 51 b i t s ) .   T h e   m u l t i p l e   ke y s   of   v a r i a b l e   l e n g t h   a r e   us e t o   i m p r o v e   t h e   s e c ur i t y   l e v e l   b ut   t h e   h e a t   di s s i pa t i o n   i s   s l i g h t l y   i n c r e a s e d.   T h e   n u m b e r   of   a t t a c ks   w i l l   i n c r e a s e   w i t h   t i m e ;   t h e r e f o r e ,   m o r e   h a c k i n t i m e   de g r a de s   t h e   s e c u r i t y   l e v e l .   T h e   l a rge   a n d   v a ri a b l e   l e n gt ke y s   c a n   p r o l o n n o de ' s   s e c ur i t y   l e v e l   b ut   h a v e   t o   c o n f r o n t   t h e   a dde c o s t .   T h e   w o r c o ul be   e xt e n de w h e n e v e r   t h e r e   i s   r e s i z i ng  o f   gr o up.     It   c a b e   do n e   us i ng  t h e   c o n c e pt   o f   s ub - ke y s .         A C K N O WL ED G E M EN T   T h e   a u t h o r s   w o ul l i ke   t o   t h a n k   t h e   e di t o r   a n t h e   a n o n y m o us   r e v i e w e r s   fo r   t h e i r   i n s i g ht f ul   c o m m e n t s   a n s ugge s t i o n s .   W e   a r e   a l s o   de e pl y   gr a t e f ul   t o   T . I . E . T ,   P a t i a l a   f o r   pr o v i di ng  t h e   t e c hn i c a l   a n d   f i n a n c i a l   s uppo rt   t o   c a rr y   o ut   t h i s   r e s e a r c h   w o r k.       R EF ER EN C ES   [ 1]   H .   Q u   e t .   a l . L i S u n,   " C e r t i f i c a t e l e s s   P u bl i c   K e y   E nc r y pt i o w i t h   E qua l i t y   T e s t "   I n f or m at i on  S c i e nc e s v o l .   462 76 - 92,   20 18.   [ 2]   M .   R .   M a n e s h   e t   a l . " S e c ur i t y   T hr e a t s   a nd  C o un t e r m e a s ur e s   o f   M A C   L a y e r   i C o g ni t i v e   R a di o   N e t w o r ks , "     A H o c   N e t w or k s ,   pp .   85 - 10 ,   2018 .   [ 3]   P .   S .   T e h   e t   al . " A   S ur v e y   o T o uc D y na m i c s   A ut he nt i c a t i o i n   M o bi l e   D e v i c e s , "   C om p ut e r s   and   Se c ur i t y ,   v o l .   59,   pp .   210 - 23 5,   20 16.   [ 4]   S .   K o ko l a ki s ,   " P r i v a c y   A t t i t ud e s   a nd  P r i v a c y   B e ha v i o ur :   A   R e v i e w   of   C ur r e nt   R e s e a r c o t he   P r i v a c y   P a r a do P he no m e no n, "   C om put e r s   a nd   Se c ur i t y ,   6 4,   pp .   122 - 13 4,   20 17.   [ 5]   T .   C a u l f i e l e t   al . ,   " I m pr ov i ng   S e c ur i t y   P o l i c y   D e c i s i o ns   w i t M o de l s , "   I E E E   Se c u r i t y   &   P r i v ac y ,   v o l .   13,   no .   5,   pp.   34 - 41 ,   201 5.   [ 6 ]   M .   S i ng e t   al . ,   " I m pa i r m e nt   A w a r e   R o ut i ng   a nd  W a v e l e ng t A s s i g nm e n t   E m pl o y i ng   B i na r y   L og i c   O pe r a t o r s , "   I E E E   O pt i c a l   N e t w or k   D e s i gn   and   M ode l i ng   ( O N D M ) ,   U n i v e r s i t y   o f   C a r t age na,   S pai n ,   20 16 ,   p p.   9 - 12 .   [ 7 ]   A .   S ha r m a   e t   a l . ,   " D y na m i c   P r o g r a m m i ng   B a s e O p t i m a l   R e n e w a bl e   E n e r g y   A l l o c a t i o i S us t a i ne d   W i r e l e s s   S e ns o r   N e t w o r k s ,"   J o ur n al   o f   R e ne w abl e   and   Su s t a i n abl e   E ne r gy ,   v o l .   10,   no .   6 ,   pp.   0 6370 5 - 731 ,   2 018 .   [ 8 ]   A .   S ha r m a   e t   a l . ,   " M a c hi n e   L e a r n i ng   B a s e O pt i m a l   R e n e w a b l e   E ne r g y   A l l o c a t i o i S us t a i ne d   W i r e l e s s   S e n s o r   N e t w o r ks ,"   W i r e l e s s   N e t w or k s ,   pp.   1 - 29 ,   201 9.   [ 9 ]   S .   S a c hde v a   e t   al . ,   " I m pl e m e nt a t i o o f   A E S - 128  U s i ng   M ul t i p l e   C i phe r   K e y s ,"   I nt e r na t i ona l   C onf e r e nc e   on  F ut ur i s t i c   T r e nd s   i n   N e t w or k   a nd   C om m un i c a t i on   T e c hno l og i e s ,   J . U . I . T . ,   So l an ,   I n di a ,   201 8,   pp .   3 - 16 .   [ 10 ]   H .   K a ur   e t   a l . ,   " I m pl e m e nt a t i o o f   A E S - 128  U s i ng   M u l t i p l e   C i phe r   K e y s ,"   4 t I n t e r na t i o nal   C on f e r e nc e   on   S i gna l   P r oc e s s i ng ,   C om pu t i ng   and   C on t r ol   ( I SP C C ) ,   J . U . I . T . ,   So l an ,   I n d i a ,   2017 ,   pp .   97 - 101 .   [ 11]   M .   N a o r ,   e t   al . ,   " P r i v a c y   P r e s e r v i ng   A u c t i o ns   a nd  M e c ha ni s m   D e s i g n, "   P r oc e e di ngs   of   t he   A C M   C onf e r e nc e   on  E l e c t r oni c   C om m e r c e - E C 9 9 D e nv e r ,   U SA ,   3 - 5 t h   N ov e m be r ,   19 99 ,   pp .   129 - 139 .     [ 12]   H .   C hi e n ,   " E f f i c i e nt   T i m e - B o und  H i e r a r c h i c a l   K e y   A s s i g nm e nt   S c he m e ,   I E E E   T r ans a c t i on s   on  K n ow l e dge   and  D at a   E ng i ne e r i ng ,   v o l .   16 ,   no .   10 ,   p p.   13 01 - 1304 ,   200 4.   [ 13]   J .   C a o ,   e t   a l . " S c a l a b l e   K e y   M a na g e m e nt   f o r   S e c ur e   M ul t i c a s t   C o m m uni c a t i o i t he   M o bi l e   E nv i r o nm e n t , "   J our nal   o f   P e r v as i v e   and   M ob i l e   C om p ut i ng v o l .   2 ,   no .   2,   pp .   187 - 203,   2 006 .   [ 14]   Y .   T s e ng ,   " A   H e t e r o g e ne o us   N e t w o r A i de P ubl i c - K e y   M a na g e m e nt   S c he m e   f o r   M o bi l e   A dho c   N e t w o r ks , "   I nt e r n at i on al   J o ur n al   o f   N e t w or k   M ana ge m e nt ,   v o l .   17 ,   no .   1 ,   pp .   3 - 15,   2007 .   [ 15]   A .   K a kka r   e t   al . " C o m pa r i s o o f   V a r i o us   E nc r y p t i o A l go r i t hm s   a n T e c hni qu e s   f o r   S e c ur e D a t a   C o m m uni c a t i o n, "   I n t e r na t i o nal   J our nal   o f   E ng i ne e r i ng   an T e c h no l ogy ,   v o l .   2 ,   no .   5,   pp .   787 - 79 5,   20 10.     [ 16]   A .   K a kka r   e t   a l . ,   " M a t h e m a t i c a l   A na l y s i s   a n S i m ul a t i o o f   M ul t i pl e   K e y s   a nd  S - B o xe s   i n   A   M ul t i no de   N e t w o r k   f o r   S e c ur e   T r a ns m i s s i o n, "   I n t e r na t i o na l   J our na l   o f   C om pu t e r   m a t he m at i c s ,   v o l .   89 ,   no .   1 6,   pp .   212 3 - 2142 ,   201 2.   [ 17]   R .   A m i e t   al . ,   " A   S e c ur e   L i g ht   W e i g ht   S c he m e   f o r   U s e r   A ut he n t i c a t i o a nd  K e y   A g r e e m e nt   i M u l t i - G a t e w a y   B a s e d   W i r e l e s s   S e n s o r   N e t w o r ks , "   A H o c   N e t w or k s ,   v o l .   36,   no .   1 ,   pp .   58 - 80 ,   2 016 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   1 5 ,   N o .   1 Ju ly   201 9   :     4 2 1   -   4 2 6   426   [ 18]   M .   A l S a ba h   e t   a l . " P r i v i p k:   C e r t i f i c a t e - L e s s   a nd  S e c ur e   E m a i l   C o m m uni c a t i o n, "   C om pu t e r s   and  Se c ur i t y ,   v o l .   70 ,   pp.   1 - 15 ,   2017 .   [ 19]   K .   X ue   e t   al . ,   " A   T e m po r a l - C r e de nt i a l - B a s e M u t ua l   A ut he n t i c a t i o a nd  K e y   A g r e e m e n t   S c he m e   f o r   W i r e l e s s   S e ns o r   N e t w o r k s , "   J o ur n al   o f   N e t w or k   an C om put e r   A pp l i c a t i ons ,   v o l .   36 ,   no .   1,   pp .   31 6 - 323,   2 013 .     [ 20]   A .   K a kka r   e t   a l . ,   " K e y   di s t r i bu t i o S c he m e   f o r   M u l t i no de   N e t w o r k, "   I J C A   N e t w or k   Se c ur i t y   and  C r y p t og r ap hy N S C ,   pp.   3 0 - 34,   20 11.   [ 21]   F .   S ko pi k   e t   a l . ,   " A   P r o bl e m   S ha r e i s   A   P r o bl e m   H a l v e d:   A   S ur v e y   o t he   D i m e ns i o ns   o f   C o l l e c t i v e   C y be r   D e f e ns e   T h r o ug S e c ur i t y   I nf o r m a t i o S ha r i ng , "   C om p ut e r s   an Se c ur i t y ,   v o l .   6 0,   15 4 - 176 ,   2 016 .   [ 22]   J i g uo   L i   e t .   a l .   " A n o n y m o us   C e r t i f i c a t e - B a s e B r o a dc a s t   E nc r y pt i o w i t C o ns t a n t   D e c r y pt i o C o s t , "   I nf o r m a t i o n   Sc i e nc e s v o l .   454 ,   pp .   110 - 127 ,   201 8.   [ 23]   Z .   A l i   e t   al . ,   " N e w   C o m put a t i o T e c hni qu e   f o r   E nc r y pt i o a nd  D e c r y pt i o B a s e o R S A   a nd  E l g a m a l   C r y pt o s y s t e m s , "   J our nal   o f   T he or e t i c a l   and   A pp l i e d   I n f o r m at i o T e c hno l og y ,   v o l .   4 7,   no .   1 ,   p p.   73 - 79 ,   201 3.   [ 24]   L i .   X ,   e t   al . " C r y pt a na l y s i s   a nd   I m pr ov e m e nt   o f   A   B i o m e t r i c s - B a s e R e m o t e   U s e r   A ut h e n t i c a t i o S c he m e   U s i ng   S m a r t   C a r d s , "   J ou r na l   of   N e t w or k   C om pu t e r   A ppl i c at i on   v o l .   3 4,   n o .   1,   p p.   73 - 79 ,   201 1.     [ 25]   S .   K .   S o o d   e t   al . " A   S e c ur e   D y na m i c   I de nt i t y   B a s e A ut h e nt i c a t i o P r o t o c o l   f o r   M ul t i - S e r v e r   A r c hi t e c t ur e , "   J our nal   o f   N e t w or k   a nd  C om pu t e r   A p pl i c a t i on s ,   v o l .   3 4,   no .   2 ,   p p.   609 - 618 ,   2011 .       B I O G R A P H I ES   O F   A U T H O R S       D r .   A j a y   K a kka r   w a s   bo r i P u nj a b ,   I ndi a ,   i 198 0.   H e   r e c e i v e t he   B . E .   a nd  M . E   de g r e e   i n   E l e c t r o n i c s   E ng i n e e r i ng   f r o m   H . E . C ,   H a r y a na   i 200 2.   I 2004 ,   h e   h s a s   do ne   hi s   m a s t e r s   i E l e c t r o n i c s   a nd   C o m m uni c a t i o f r o m   T . I . E . T ,   P a t i a l a ,   I ndi a ,   a n P h. D .   d e g r e e s   i E l e c t r o n i c s   T e c hno l o gy   f r o m   G ur N a na D e v   U ni v e r s i t y ,   A m r i t s a r ,   I ndi a   i 2 013.   H e   i s   pr e s e nt l y   w o r ki ng   i n   t he   E C E D   o f   T . I . E . T ,   P a t i a l a ,   I ndi a .   H e   ha s   c ha i r e s e s s i o i v a r i o us   c o nf e r e nc e s   o r g a ni z e by   di f f e r e n t   a g e nc i e s .   H e   ha s   pub l i s h e m o r e   t ha 30   r e s e a r c p a pe r s   i d i f f e r e n t   J o ur na l s   a nd  c o n f e r e nc e s .   H i s   r e s e a r c a r e a   i s   D a t a   S e c ur i t y ,   r e l i a b l e   c o m m uni c a t i o a nd  A ho c   N e t w o r ks ,   R e ne w a b l e   a nd   S us t a i na bl e   E ne r gy .           D r .   M a n i nd e r   S i ng w a s   bo r i P un j a b,   I ndi a ,   i 1 980 .   H e   r e c e i v e t h e   B . E .   a n M . E   de g r e e   i n   E l e c t r o n i c s   a nd  C o m m uni c a t i o E ng i ne e r i ng   f r o m   P unj a T e c hni c a l   U ni v e r s i t y ,   J a l a ndha r ,   I ndi a ,   a nd  P h . D .   d e g r e e s   i E l e c t r o n i c s   T e c hno l o gy   f r o m   G ur N a na D e v   U ni v e r s i t y ,   A m r i t s a r ,   I ndi a   i 2016 .   I 2017 ,   h e   j o i ne S i m o F r a s e r   U n i v e r s i t y ,   B ur na by ,   C a n a d a   a s   P o s t - D o c   r e s e a r c s c ho l a r .   S i nc e   J a nu a r y   2018 ,   h e   h a s   be e w o r k i ng   i n   R a y a t - B a hr a   U n i v e r s i t y ,   M o ha l i ,   I ndi a .   H i s   c ur r e n t   r e s e a r c i n t e r e s t s   i nc l ud e   M a c h i ne   L e a r n i ng   a l g o r i t hm s ,   R o ut i n g   a nd  W a v e l e ng t h   a s s i g nm e n t   m o de l s ,   r e l i a bl e   da t a   c o m m uni c a t i o a nd  di g i t a l   c i r c ui t s .   D r .   S i ng h   i s   a   L i f e   M e m be r   o f   t he   I ndi a S o c i e t y   f o r   T e c hni c a l   E duc a t i o ( I S T E )   a nd  P unj a A c a de m y   o f   S c i e nc e s .   H e   h a s   pub l i s he d   m o r e   t ha n   2 r e s e a r c p a pe r s   i r e p ut e j o ur n a l s   a nd   I E E E   c o nf e r e nc e s .           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.