I n d on e s i an   Jo u r n al   o f   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 .   20 ,   N o .   3 D e c e m b e r   20 20 ,   pp .   1460 ~ 1470   IS S N :   2502 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 20 .i 3 . pp 146 0 - 1470             1460       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i j e e c s . i a e s c or e . c om   A   l i g h t w e i g h t   s e c u r e   C o A f o r   I o T - c l o u d   p a r a d i g m   u si n g   e l l i p t i c - c u r v e   c r y p t o g r a p h y       A m r an i   A yo u b ,   R afal i a   N ajat ,   A b o u c h ab ak J aafa r   L A R I T ,   I T   de pa r t m e nt ,   F a c ul t y   o f   S c i e nc e s   K e n i t r a ,   I bnT of a i l   U ni v e r s i t y ,   M o r o c c o       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 M a r   1 ,   20 20   R e v i s e M a y   1 6 ,   20 20   A c c e pt e J un   1 ,   2020       C l o ud  c om put i ng   a nd  t he   i n t e r ne t   o f   t hi ng s   ( I o T ) ,   t w o   di f f e r e n t   t e c hno l o g i e s ,   a r e   a l r e a dy   pa r t   o f   o ur   l i v e s .   T he i r   i m p r e s s i v e   a do pt i o i nc r e a s i ng   m o r e   a nd   m o r e ,   w hi c m a ke s   t h e m   t he   f u t ur e   o f   t he   f ut ur e   i n t e r ne t .   T h e   t s una m i   o f   i nt e r c o nne c t i v i t y   be t w e e o bj e c t s   a nd  d a t a   c o l l e c t i o i s   i nc r e a s i ng l y   ba s e o n   C l o ud  C o m put i ng ,   w he r e   d a t a   a na l y s i s   a nd  i n t e l l i g e nc e   r e a l l y   r e s i de .   A   ne w   pa r a di g m   w he r e   t he   C l o ud  a n t he   I o T   a r e   m e r g e w i l l   c r e a t e   a   ne w   a i r   i t he   w o r l o f   t e c hno l o gy ,   w hi c c a o f f e r   m a n y   s e r v i c e s   a nd  a pp l i c a t i o ns   us e f ul   t o   hum a ni t y .   H o w e v e r ,   de s pi t e   t he   g r e a t   b e ne f i t s   t h a t   c a br i ng   t hi s   t e c hno l o gy   i t e r m   o f   ne w   s e r v i c e s ,   e l a s t i c i t y   a nd  f l e x i bi l i t y ,   t h e   s e c ur i t y   a s pe c t   s t i l l   r e m a i n s   a   s e r i o us   c o ns t r a i nt   w h i c ha m pe r s   t h e   e xp a ns i o o f   t hi s   t e c hno l o gy .   T hi s   pa pe r   p r o po s e s   a   l i g ht w e i g ht   M u t ua l   a u t h e nt i c a t i o pr o t o c o l   ba s e o c o ns t r a i ne a pp l i c a t i o pr o t o c o l   ( C oA P ) ;   t ha t   i s   s ui t a bl e   f o r   I o T   de v i c e   t ha H T T P   a nd  us i ng   e l l i pt i c   c ur v e   c r y pt og r a phy   t o   s e c ur e   da t a   t r a n s m i s s i o be t w e e t he   C l o ud  a n de v i c e s .   W e   u s e A V I S P A   t oo l   t v e r i f y   o ur   p r o po s e d   s c he m e .     Ke y w or ds :   A ut h e nt i c a t i o n   A v i s pa     Co A P   E l l i pt i c   c u r v e   c r y pt o gr a p h y   Int e rn e t   o f   t h i n gs   C opy r i gh t   ©   20 20   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 y o ub   A m r a ni ,     D e pa rt m e n t   o f   Co m put e E ngi n e e ri n g ,     Ib n   T o f a i l   U n i v e r s i t y ,     242  U ni v e r s i t y   Ro a d,   ke n i t r a ,   M o r o c c o .     E m a i l :   a m r a ni . a y o ub @ ui t . a c . m a       1.   I N TR O D U C TI O N   T h e   Int e rn e t   o f   t h i n gs   h a s   b e c o m e   a   c o m m o n   t e rm   i n   o ur   s o c i e t y .   By   2025,   a   hu n d r e d     t h o us a n o b j e c t s   w i l l   b e   c o nn e c t e t o   t h e   I nt e rn e t   t ha t   c o m m u ni c a t e s   a nd  s h a r e   v a r i o us   m a s s i v e   da t a   v i a   l i m i t e r e s o ur c e   t o   p r o v i de   a pp r o pr i a t e   s e r v i c e s   t o   us e r s ,   s uc h   a s   h e a l t h c a r e ,   s m a r t   h o m e ,   t ra n s po r t ,   a nd  s m a r t   gi r d.   H ow e ve r ,   t hi s   l a r ge   a m o u n t   o f   da t a   ge n e ra t e by   t h e s e   ob j e c t s   c a nn o t   b e   r u nn i ng  by   a   s i n gl e     s e r v e r   e n v i r o n m e n t .     Cl o ud  c o m put i n i s   a   d i s t r i b ut e c o m put i ng  a nd  l a r ge   po o l   of   r e s o ur c e s   fo r   a   w i de - ra n g i n o   da t a   [1] .   I t   p r o v i de s   t hr e e   e s s e n t i a l   s e r v i c e s   s uc h   a s   o n - d e m a n s e l f - s e r v i c e s   e s pe c i a l l y   da t a   s t o ra ge   a n d   c o m put i n po w e r ,   r a p i e l a s t i c i t y ,   ub i qui t o us   n e t w o r a c c e s s ,   e t c .   T hi s   c o n v e r ge n c e   b e t w e e n   t h e   C l o ud  a n d   Io T   w i l l   b e   w e l c o m e   i n   o r de r   t o   c r e a t e   a   h o m o ge n e o us   e n v i r o n m e n t   b e t w e e n   t h e   i n t e l l i g i b i l i t y   of   t h e   ob j e c t s   a n t h e   r o b us t n e s s   of   t h e   c l o ud,   a n i t   w i l l   b r i ng  m a n y   s e r v i c e s   t ha t   w i l l   b e   ve r y   us e f ul   t o   h um a ni t y .   H ow e ve r ,   t h e s e   s e r v i c e s   a r e   f a c i n a   m a j o r   s e c ur i t y   t hr e a t   a n a r e   v ul n e r a b l e   t o   po t e n t i a l   a t t a c ks   b e c a us e   t h e y   a r e   gi v e n   t hr o ug h   a n   O pe n   c h a nn e l .   M i ra i   [2]  o n e   of   t he   m o s t   kn ow n   a t t a c ks ,   i t ' s   a   pow e r f ul   D i s t r i b ut e D e n i a l   o f   S e r v i c e   (D D o S ),   w h i c h   i s   c a pa b l e   t o   c r e a t e   huge   t r a f f i c   us i n Io T   de v i c e s .   S ur pri s i n g l y ,   t h e r e   a r e   o t h e s e v e r a l   m a l w a r e   t ha t   c a n   t a r ge t   t h e s e   de v i c e s .   T h e   Io T   de v i c e s   a r e   e a s i l y   c o m pr o m i s e due   t o   t h e   l o w   l e v e l   of   s e c ur i t y   i n s t a l l e d .   T h e r e f o r e   a   s e c ur e   a n e f f i c i e n t   s c h e m e   t h a t   gua ra nt e e s   c o n f i de n t i a l i t y ,     m ut u a l   a u t h e n t i c a t i o n ,   p r i v a c y ,   a n d   i nt e g r i t y   i s   a   v e r y   e s s e n t i a l   s e c uri t y   r e qui r e m e n t   f o r   Io T - c l o ud  e n v i r o n m e n t .   M o s t   o f   t h e   s e c ur i t y   pr o t o c o l s   d e ve l o p e a r e   b a s e o n   H y p e r t e xt   T r a n s f e r   P r o t o c o l   ( H T T P a n d   us i n c l a s s i c a l   i de n t i f i c a t i o n   m e t h o ds   s uc h   a s   R i v e s t   S h a m i r   A dl e m a n   (R S A ).   H T T P   i s   p ow e r f ul   a n w i de   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       A   l i gh t w e i ght   s e c ur e   Co A P   f or   IoT - c l oud  par adi gm   us i ng  e l l i pt i c - c ur v e   c r y pt ogr a phy   ( A m r ani   A y oub )   1461   us e d - pr o t o c o l   [3]  b ut   i t ’s   r e l a t i v e l y   e xpe n s i v e   i n   t e rm s   o f   i m pl e m e n t a t i o n   c o de - s pa c e   a n d   n e t w o r r e s o ur c e   us a ge .   R S A   [4]  i s   t h e   m o s t   k n o w n   c r y pt o gr a p h y   a l go r i t hm ,   t ha t   us e s   pub l i c   a n p r i v a t e   ke y s   t o   s e c ur e   c o m m uni c a t i o n s   b e t w e e n   t w o   e n t i t i e s ,   a n d   f o r   a   s t r o n c o m pl e xi t y   of   t h e   s e c uri t y   pr o t o c o l ,   t h e   s i z e   o f   t h e   ke y   m us t   b e   h uge .   U n f o r t u na t e l y ,   t hi s   c a nn o t   b e   ha n dl e by   I o T   de v i c e s   be c a us e   of   t h e   l i m i t a t i o n   o r e s o ur c e s   t h e y   h a v e   s uc h   a s   l o w   s t o r a ge   c a pa c i t y ,   c o m put i n c a pa b i l i t y ,   a n l i m i t e b a t t e r y .     T h i s   p a pe r   p r o po s e s   a   s e c ur e   a n l i g ht w e i gh t   m u t ua l   a ut h e nt i c a t i o s c h e m e   b a s e o n   Co n s t r a i n e A ppl i c a t i o n   P r o t o c o l   (Co A P ),   a n us i n E l l i pt i c   c ur v e   c r y pt o gr a p h y   (E CC)  a s   a   s t r o n a s y m m e t r i c   c r y pt o gr a p h y   m e t h o f o r   Io T - C l o ud  e n v i r o n m e n t   c o n s i de r i ng  c o m put a t i o na l   c o s t s .     1. 1 .       C o n tr i b u ti o n   O ur  c o n t ri b ut i o n s   i t hi s   p a pe r   a r e   a s   f o l l ow s :   a)   A   l i g h t w e i ght   s e c ur e   a ut h e n t i c a t i o n   s c h e m e   ha s   b e e n   p r o pos e Cl o ud  of   t h i n gs ,   t o   s e c ur e   l a c ks   of  e xi s t e s c h e m e .   O u r   p r o po s e s c h e m e   gua r a nt e e   m ut u a l   a u t h e n t i c a t i o n   a n a n o n y m i t y   a n r e s i s t   t o   kn o w n   a t t a c s uc a s   s e s s i o ke y   di s c l o s ur e ,   r e p l a y   a nd  i m p e r s o n a t i o a t t a c k .   b)   A   fo r m a l   s e c ur i t y   a n a l y s i s   w a s   pe r f o r m e us i n A V IS P A   t o   pr o v e   t h e   v a l i di t y   o f   t h e   pr o po s e d   s c h e m e   a g a i n s t   v a r i o us   a t t a c ks .     1. 2 .       O r gan i z ati o n   T h e   r e s t   o f   t h e   pa pe r   i s   o r g a n i z e a s   f o l l ow s .   In   S e c t i o n   2   w e   i n t r o duc e   t h e   r e l a t e w o r ks .   I n   S e c t i o w e   w i l l   di s c us s   t h e   pr e l i m i na ri e s   of   e l l i pt i c   c ur v e   c r y pt ogra p h y   a n Co A P .   In   S e c t i o n   4,   w e   pr o po s e   a   s e c ur e   a n l i g ht w e i gh t   m ut u a l   a ut h e n t i c a t i o n   s c h e m e   f o r   IoT   i n   a   c l o ud  c o m put i n e n v i r o nm e n t   t o   a dd r e s s   t h e   s e c ur i t y   l a c ks   of  t h e   e xi s t e s c h e m e .   In   s e c t i o n   5,   pe r f o r m a n c e   a n a l y s i s   h a s   be e n   do n e .   W e   ve r i fy   i n   s e c t i o n   t h e   p r o po s e pr o t o c o l   us i n g   A ut o m a t e V a l i d a t i o o f   In t e rn e t   S e c ur i t y   P r o t o c o l s   a n A ppl i c a t i o n s   (A V IS P A t o o l .   L a s t l y ,   w e   w i l l   c o n c l ude   t h e   s e c t i o i 7   c o nc l ude s .         2.   R ELA TED   WO R K S   T h e   s e c ur i t y   o f   h un d r e ds   o f   c o m m uni c a t i o n   b e t w e e n   Io T   de v i c e s   a n C l o ud  c o m put i n r e qui r e s   s i g n i f i c a n t   r e s o ur c e s   s uc h   a s   s t o r a ge   c a p a c i t y ,   pr o c e s s i n g ,   a n e n e rgy .   U n fo r t u n a t e l y ,   t h e   s e c ur i t y   s c h e m e s   us e n o w a da y s   t o   pr o v i de   s e c ur e   c o m m uni c a t i o n,   e i t h e t h e y   us e s   c l a s s i c a l   c r y pt o gr a p h y   m e t h o ds   t h a t   r e qui r e   huge   c o m put a t i o na l   r e s o ur c e s   o r   t h e y   a r e   v ul n e r a b l e   t o   s e ve r a l   a t t a c ks .   S c h e m e s   de v e l o p e fo r   t h e   Io T - Cl o ud  pa ra di gm   c a n   b e   o r de r e i n t o   s c h e m e s   b a s e o n   i n c o r po ra t i ng  m ut u a l   a u t h e n t i c a t i o n ,   ke y   e xc h a n ge   w i t h   a   t r us t e pa rt y ,   S e c ur e - ID   a ut h e n t i c a t i o n ,   d i r e c t e P a t h - b a s e A ut h e n t i c a t i o n   (D P A S ),   s e s s i o n   ke y - b a s e a ut h e n t i c a t i o n   s c h e m e s ,   a n d   O n e - T i m e   P a s s w o r (O T P b a s e a ut h e n t i c a t i o n .     R e c e n t l y ,   t o   r e duc e   t h e   c o m put a t i o n a l   t i m e   f o r   Io T   de v i c e s ,   s c h e m e s   b a s e o n   t h e   e l l i pt i c   c ur v e   ha v e   be e n   i m pl e m e n t e d.   E CC  ha s   b e c o m e   t h e   m o s t   us e c r y pt o gr a p h y   a l go r i t hm   t o   de s i g n   l i g ht w e i ght   s c h e m e s .   I 2009   Y a n g   a nd  C ha n g   [5] ,   b a s e o n   T i a n   e t   a l ' s   a ut h e n t i c a t i o n   [ 6],   de v e l o p e a   m ut u a l   a ut h e n t i c a t i o n   p r o t o c o l   w i t h   s e s s i o n   ke y   a gr e e m e n t .   T hi s   m e t h o i s   v e r y   s w e e t l y   fo r   Io T   de v i c e s ,   i t   do e s   n o t   e xh a us t   t h e   r e s o ur c e s   o f   t h e   o bj e c t s ,   b ut   u n f o r t u na t e l y ,   t h i s   m e t h o i s   w e a t o   o ff l i n e   p a s s w o r gue s s i n g ,     a n c l o c s y n c hr o n i z a t i o n   [7].   O t h e r   p r o t o c o l s   b a s e o n   E CC  h a v e   be e n   pr o po s e d   fo r   Io T - Cl o ud  by   G r a n j a l   e t   a l .   [8 ],   R a y   e t   a l .   [9]   a nd  J i a n e t   a l .   [10]  I n   20 15,   a   n e w   pr o t o c o l   a ppe a r e d,   p r o po s e by   K a l ra   a n d   S o od   [11],   t h e y   ga i n e e xpe ri e n c e   f r o m   t h e   p r e v i o us   m e t h o ds .   T h e y   pr o po s e a   m ut u a l   a ut h e nt i c a t i o n   s c h e m e   t o   s e c ur e   t h e   t ra n s a c t i o n   i n   a   c l o ud  of  t hi n gs   us i n H T T P   c oo ki e s ,   fo r   a   s m a rt   de v i c e   t h a t   i s   H T T P   c l i e nt s .     T h e   us e   o c oo ki e s   t o   de ve l o m ut ua l   a ut h e n t i c a t i o n   f o r   s m a r t   de v i c e s   w a s   ve r y   i nn o v a t i v e .   In   201 K um a r i   e t   a l .   [12 a f t e r   t h e   a na l y s i s   of   t h e i r   s c h e m e   s h o w e t h a t   t h i s   a l go ri t hm   i s   v ul n e ra b l e   a ga i n s t   o ff l i n e   pa s s w o r gue s s i n g   a nd  i n s i de r   a t t a c k .   T h a t   i s   t o   s a y ,   t h i s   s c h e m e   do e s   n o t   p r o v i de   de v i c e   a n o n y m i t y .     In   t h e   l a s t   f e w   y e a r s ,   r e s e a r c h e r s   h a v e   b e c o m e   m o r e   l e a n i n t o   l i g h t w e i g h t   p r o t o c o l s   fo r   t h e   c o m m uni c a t i o n   o n   a n   i nt r a n e t   o f   t hi n gs   s uc h   a s   M Q T T   (M e s s a ge   Q ue ui n T e l e m e t r y   T ra n s po r t a n Co a P   i n s t e a o f   H T T P   b e c a us e   t h e y   a r e   s ui t a b l e   f o r   Io T   de v i c e s .   In  2018   W e   de v e l o pe [13]  a   l i g ht w e i ght   s e c ur e   m ut u a l   a ut h e nt i c a t i o n   b a s e M Q T T   a nd  us i n E CC ,   t hi s   s c h e m e   s a t i s f i e s   a l l   t h e   e s s e n t i a l   s e c ur i t y   r e qui r e m e nt s   n e e de f o r   t h i s   c o n v e r ge n c e .   I 2019   A n ku e t   a l .   [ 14]  p r o po s e l i g ht w e i gh t   a u t h e n t i c a t i o n   a n a ut h o r i z a t i o s c h e m e   b a s e o M Q T T   a E CC ,   u n f o r t u na t e l y ,   t h i s   s c h e m e   do e s n ' t   e xpo s e   t h e   r e a l   r o l e   o f   t h e   M Q T T   b r o ke r   a nd  h o w   t h e   di s t ri b ut i o n   o f   ke y s   w a s   d o n e .   F i ra s   e t   a l .   [15]  de s i g n e a n   a l go ri t hm   t ha t   i m p l e m e nt s   Co A P   us i n E CC  i n   o r de r   t o   s e c ur e   c o m m uni c a t i o n   b e t w e e n   Io T   n e t w o r ks   t h e y   s i m pl y   us e t h e   E CD H   (e l l i pt i c   c ur v e   D i ff i e - H e l l m a n p r o t o c o l ,   t h e y   g e n e ra t e pr i v a t e   a n pub l i c   ke y   t o   e n c r y pt   a n de c r y pt   m e s s a ge s .   I n   [16]  t h e y   pr o po s e c e r t i f i c a t e   ke y   a gr e e m e nt   p r o t o c o l   fo r   Io T   t h e y   r e pl a c e   D H   a n R S A   c e r t i f i c a t e   us e by   D T L S   [17]  (D a t a g r a m   T ra n s po rt   L a y e r   S e c ur i t y by   E CD H .   In   [1 8]  t h e y   pr o po s e a   l i g ht w e i gh t   s e c ur e   Co A P   by   c o m pr e s s i n t h e   s t a n da rd  s e c ur i t y   P r o t o c o l .   T h e y   r e duc e t h e   ov e r h e a o D T L S   by   6L o W P A N   h e a de c o m pr e s s o r .     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 .   20 ,   N o .   3 D e c e m be r   2 020   :     14 60   -   14 70   1462   3.   P R ELI M I N A R I ES   A s   de m o n s t r a t e i t hi s   do c um e n t ,   t h e   num b e ri n f o r   s e c t i o n s   uppe r   c a s e   A r a b i c   n u m e ra l s ,     t h e n   up pe r   c a s e   A ra b i c   n u m e ra l s ,   s e pa r a t e by   pe r i o ds .   Ini t i a l   p a ra g r a p h s   a f t e r   t h e   s e c t i o n   t i t l e   a r e   n o t   i n de nt e d.   O n l y   t h e   i ni t i a l ,   i nt r o duc t o r y   pa ra g r a p h   ha s   a   d r o c a p.       3. 1 .       E l l i p ti c   c u r v e   c r yp to gr ap h y   In   t hi s   s e c t i o n ,   w e   i n t r o duc e   t h e   a s y m m e t ri c   c r y pt o gr a p hy   m e t h o e l l i pt i c   c ur v e s   c r y pt o gr a p h y .   N ow a da y s   t o   m a i n t a i n   a   go o e n c r y pt i o n   s t r e n gt h   w e   n e e a   3072 - b i t   ke y   s i z e   R S A   i n s t e a o f   1024  b i t .     R S A   s t r a i g h t   s e c ur i t y   r e qui r e 1 024 - b i t   a n d   307 b i t s   f o r   e xc e pt i o n a l l y   v a l ua b l e   ke y s   [19].   E CC   w i t h   t h e   s h o rt e ke y s   l e n gt c a n   p r o v i de   t h e   s a m e   s e c u ri t y   l e ve l   t h a R S A .   T h e r e f o r e   t h e   a dv a n t a ge   o f   E CC  o ve r   R S A   i s   ob v i o us .   T hi s   s m a l l   ke y s   t h a t   o ff e r   E CC,   a l l o w s   us   t o   de s i gn   a n i m p l e m e nt   s t r o n a n f a s t e c r y pt o gr a p h i c   s c h e m e s ,   w hi c m a ke s   E CC   a   v e r y   a t t r a c t i v e   o pt i o n   f o r   t h e   l i m i t e r e s o ur c e - c o n s t r a i n t   de v i c e .     I n tr o d u c ti o n   to   e l l i p t i c   c u r v e   (EC )   E l l i pt i c   c ur v e s   a r e   t h e   s i m pl e s t   c u r v e s   a f t e r   s t ra i g h t   l i n e s   a n d   c o n i c s .   W e   c a n   de f i n e   a n   e l l i p t i c   c ur v e   E   o a   f i n i t e   f i e l de n o t e E (F )   by   i t s   E qu a t i o n   t o   t h e   f o r m   o f   W e i e r s t ra s s :       : 2 + 1  + 3 = 3 + 2 2 + 4 + 6   ( 1)      W i t h   1 , 2 , 3 , 4      6         T h e r e   a r e   t hr e e   m a i n   t y pe s   of   a   f i n i t e   f i e l w h i c h   c a be   us e f o r   t h e   i m p l e m e nt a t i o n   of  c r y pt o gr a p h y   fo r   e l l i pt i c a l   c ur v e s :   pr i m e   f i e l d,   b i n a r y   f i e l d,   a n e xt e n s i o n   f i e l d.   T h e   o r de r   o a   f i n i t e   f i e l i s   t h e   n u m b e r   of   e l e m e n t s   p r e s e n t   i n   i .   Co unt   t h e   n u m b e r   of   p oi n t s   o a   de f i n e e l l i pt i c   c ur v e   o n   a   f i n i t e   f i l e i s   o n e   of  t h e   e s s e n t i a l   p r o b l e m s   i n   t h e   c r y pt o gr a p h y   s a f e   c u r v e s .   In   w h a t   fo l l ow   w e   us e t h e   pr i m e r   f i l e d,     w i t p> 3 .   T h e   W e i e r s t r a s s   e qua t i o f o r   a e l l i pt i c   c u r v e   E ( o n   a   f i n i t e   p r i m e   f i e l i s   r e p r e s e n t e d   w i t h :       : 2 = 3 +  +      ,     ( 2)     T o   b e   us e i n   c r y pt o gr a p h y ,   t h e   n e c e s s a r y   c o n di t i o n   i s   t ha t   t h e   di s c r i m i na n t   o f   t h e   po l y n o m i a l   i s   e qua l   t o   0.   T hi s   c o n di t i o n   gua ra n t e e s   t h a t ,   f o r   a n y   po i n t   o n   t h e   e l l i p t i c a l   c ur v e ,   p a s s e s   o n e   a n o n e     s i ngl e   t a n ge n t .       ( ) = 3 +  + , = 4 3 + 27 2 0   ( 3)     T h i s   g r o up  c o n s i s t s   o f   t w o   b a s i c   o pe r a t i o n s :   P o i n t   do ub l i ng  (2P a n d   po i n t   a dd i t i o n   (P + Q w h e r e   P   a n Q   t w o   di f fe r e nt   po i nt s   i a   c u r v e .     G i v e n   = ( , )   e t   = ( , )   t w o   po i n t s     of   a n   e l l i pt i c   c ur v e   E (   o n   a   f i ni t e   f i e l .   G e o m e t r i c a l l y ,   t h e   po i n t   a dd i t i o n   (P   +   Q ),   c o n s i s t s   i n   t a k i n t h e   s y m m e t r i c   o t h e   t hi r po i n t   (P   Q o i n t e r s e c t i o n   o f   t h e   l i n e   P Q   w i t h   t h e   e l l i p t i c   c ur v e .   T h e   po i n t   do ub l i n i s   t h e   s pe c i a l   c a s e   of   a d di t i o n   w h e r e   P   =   Q ,   w e   t a ke   t h e   s y m m e t r i c   o f   t h e   po i nt   o f   i nt e r s e c t i o o f   t h e   t a nge nt   a t   P   w i t t h e   e l l i p t i c a l   c u r v e .   If   P   a n Q   a r e   s y m m e t r i c   r e l a t i v e   t o   t h e   x - a xi s ,   i t hi s   c a s e   t h e   l i n e   P Q   i nt e r s e c t s   t h e   c ur v e   a t   t h e   po i n t   a t   i n f i n i t y   (w h i c i s   t h e   z e r o   o f   t h e   g r o up)  a n d   t h e r e f o r e   Q   =   - P   T h e   po i nt   a dd i t i o n   a nd  do ub l i n c a n   b e   c a l c ul a t e t hr o ug h   t h e   f o l l ow i n e qua t i o n s   a nd  a s   s h o w n   i F i gu r e s   &   2 :       { = 2 ( + ) = ( )       { =         = 3 2 + 2                   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       A   l i gh t w e i ght   s e c ur e   Co A P   f or   IoT - c l oud  par adi gm   us i ng  e l l i pt i c - c ur v e   c r y pt ogr a phy   ( A m r ani   A y oub )   1463         F i gu r e   1 .   P o i n t   a d di t i o n     F i gu r e   2 .   P o i n t   D o ub l i n g       3. 2 .       C o n s tr ai n e d   ap p l i c at i o n   p r o to c o l   Co A P   i s   a   s pe c i a l i z e w e b   P r o t oc o l   fo r   us e   i n   a I nt r a n e t   o f   t h i ngs ,   t h a t   r u n s   o v e r   t h e   U D P   ( U s e r   D a t a g r a m   P r o t o c o l ),   i t ’s   de s i gn e f o r   M 2M   (M a c h i n e   t o   M a c hi n e A ppl i c a t i o n s ,   t hi s   pr o t o c o l   i s   a   v a r i a n t   of   t h e   m o s t   us e P r o t o c o l   H T T P ,   t ha t   t r i e s   t o   ge t   by   w i t v e r y   l i m i t e r e s o ur c e s ,   Co A P   i s   de s i g n e t o   w o r o n   m i c r o - Co n t r o l l e r s   a n t o   us e   m i ni m a l   r e s o ur c e s ,   bo t h   o t h e   n e t w o r a nd  t h e   de v i c e .   Co A P   i s   b a s e o n   R e s t   ( R e pr e s e n t a t i o n a l   S t a t e   T r a n s f e r ) ,   r e s o ur c e s   a r e   a v a i l a b l e   u n de r   a   U RL   a n Cl i e nt s   a c c e s s   t h e s e   r e s o ur c e s   us i n G E T ,   P O S T ,   P U S H ,   a n D E L E T E   m e t h o ds .   F i gu r e s   3   &   4   s h ow s   t h e   Co A P   h e a de r   f o r m a t   a n Co A P   T r a n s a c t i o n G i v e s   a   b ri e f   de t a i l   de s c ri pt i o f o r   C o A P   h e a de r   a s   s h o w n   i T a b l e   1.             F i gu r e   3 .   Co A P   H e a de r       T a b l e   1 .   G i v e s   a   b r i e f   de t a i l   de s c r i p t i o f o r   Co A P   h e a de r   H e a d e r   D e s c ri p t i v e   v e r   Co A P   v e r s i o n   T   T y p e   o C o A P   m e s s a g e   (C o n f i r m a b l e   CO N   0 ,   N o n - Co n f i r m a b l e   N O N   1 ,   A c k n o w l e d g e m e n t   A C K   2 ,   R e s e t   RS T   3 )   oc   Co u n t   O p t i o n           F i gu r e   4 .   Co A P   T ra n s a c t i o n   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 .   20 ,   N o .   3 D e c e m be r   2 020   :     14 60   -   14 70   1464   3. 3 .       D at agr am   tr an s p o r l aye r   s e c u r i ty   D T L S   i s   t h e   pri m a r y   s e c ur e   pr o t o c o l   us e t o   pr o t e c t   Co A P   c o m m u n i c a t i o n s .   It   o pe ra t e s   b e t w e e n   t h e   t r a n s po rt   a n t h e   a ppl i c a t i o n   l a y e r .   T hi s   pr o t o c o l   c o n s i s t s   of   t w l a y e r ,   t h e   l ow e r   o n e   t h a t   c o n t a i n s   t h e   r e c o r of   t h e   pr o t o c o l   a n t h e   uppe r   o n e   t h a t   c o n t a i n s   t h e   ha n ds ha ke ,   a l e r t s   a n C h a nge Ci p h e r S pe c .   T o   pr o v i de   a   s t r o n s e c ur i t y   t r a n s m i s s i o n,   Co A P   de f a ul t   c h o i c e   of   D T L S   pa r a m e t e r s   i s   30 72 - b i t   R S A   ke y   w h i c un f o r t u na t e l y   s t i l l   h u ge   fo r   Io T   de v i c e .   F i gur e   5.   s h o w s   t h e   s t r uc t u r e   o a   D T L S   m e s s a ge   i n   a   IP / U D P   da t a g ra m .             F i gu r e   5 .   D T L S   H a n ds ha ke   p r o t o c o l       4.   P R O P O S ED   S C H E M E   In   t h i s   s e c t i o n ,   w e   pr o po s e   a   C o A P   b a s e a ut h e n t i c a t i o n   p r o t o c o l   f o r   s m a r t   de v i c e s   E CC   c r y pt o gr a p h i c   m e t h o ds .   W e   e xp o s e i n   t h e   pr e v i o us   s e c t i o n   t h e   kn o w n   w o r ks   t o   s e c ur e   t h e   t ra n s a c t i o n   b e t w e e n   a n   Io T   de v i c e   a n t h e   c l o ud.   T h e   i de a   o f   us i n Co A P   fo r   s m a rt   de v i c e   a ut h e n t i c a t i o n   i s   n o ve l .     In  t hi s   s e c t i o n ,   w e   pr o po s e   a   l i g ht w e i gh t   s e c u r i t y   m e c h a ni s m   b a s e o n   Co A P .   I n   t h i s   s e c t i o n,   w e   di s c us s   o ur   pr o po s e s c h e m e   i n   de t a i l   i n c l udi ng  t h e   e n t i t i e s   i n v o l v e d,   s y s t e m   m o de l ,   a nd  m a t h e m a t i c a l   f o r m ul a t i o   of   t h e   s c h e m e .     In   w ha t   f o l l ow s ,   w e   w i l l   de t a i l   t h e   p r o po s e s e c ur i t y   s c h e m e .   O ur   m e c h a ni s m   c o n s i s t s   o f   pa r t s   a s   s h o w e n   i n   F i gu r e   6 .   T h e   f i r s t   i s   t h e   i ni t i a l i z a t i o n   w h e r e   t h e   S e r v e r   i n i t i a t e s   t h e   pa ra m e t e r s   n e c e s s a r y   fo r   t h e   ge n e ra t i o n   a n di s t r i b ut i o n   o f   k e y s .   T h e   s e c o n i s   t h e   r e gi s t r a t i o n   b e t w e e n   t h e   de v i c e s   a n t h e   S e r v e r .     A n f i n a l l y ,   i s   t h e   l o gi n   a n a ut h e n t i c a t i o n,   i t ' s   w h e r e   t h e   Io T   de v i c e s   a ut h e n t i c a t e t o   t h e   Cl o ud  S e r v e r .     T a b l e   2   de n o t e s   t h e   n o t a t i o n s   us e i t h e   p r o po s e pr o t o c o l .         T a b l e   2 .   N o t i o n s   us e i t h i s   pa pe r   N o t a t i o n   D e s c ri p t i o n      Id e n t i t y   o f   d e v i c e   i      Id e n t i t y   o f   C l o u d   S e r v e r     Ra n d o m   m a s t e k e y   r   Ra n d o m   n u m b e r     F i n i t e   f i e l d   g r o u p   P   L a rg e   p ri m e   n u m b e o f   t h e   o r d e >   2 160   1 , 2   Ra n d o m   n u m b e r s   g e n e ra t e d   fo E CC   p a ra m e t e r s   G   G e n e ra t o r   p o i n t   o a   l a rg e   o r d e n   H (. )   Cry p t o g ra p h i c   o n e - w a y   h a s h   f u n c t i o n   K   M u t u a l   a u t h   k e y   C   E n c r y p t e d   m e s s a g     /   | |   X O R   o p e ra t o / /   C o n c a t e n a t i o n       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       A   l i gh t w e i ght   s e c ur e   Co A P   f or   IoT - c l oud  par adi gm   us i ng  e l l i pt i c - c ur v e   c r y pt ogr a phy   ( A m r ani   A y oub )   1465   4. 1 .       I n i t i al i z ati o n   p h as e   In   o u r   de s i g n   i t   i s   t h e   Cl o ud  S e r v e r   w h o   i s   i n   c ha r ge   o f   t h e   ge n e ra t i o n   a n d i s t ri b ut i o n   o f   ke y s .     B ut   b e fo r e   t hi s   s t e p,   t h e   Cl o ud  m us t   i ni t i a t e s   i t s   p a r a m e t e r s   b y   c h o o s i n a e l l i p t i c   c u r v e   e qua t i o n   2 = 3 +  +   o v e r   w h e r e     (p  > 2 160 i s   t h e   f i ni t e   f i e l d   g r o up.   T h e   Cl o ud  s e l e c t s   t w o   f i e l e l e m e n t s   ,     .   T h e s e   t w o   e l e m e n t s   m us t   s a t i s fy   t h e   f o l l ow i n g   c o n di t i o n   4 3 + 27 2   0 ,   G   i s   t h e   b a s e   po i n t   o f   t h e   e l l i p t i c   c u r v e   w i t h   a   p ri m e   o r de r   ( > 2 160 ),   a n d   O   b e   t h e   po i n t   a t   i n f i ni t y   s uc h   t ha t   x     G   =   O .   T h e n   i t   c h o o s e s   r a ndo m   m a s t e s e c r e t   ke y     f r o m     a n d   c o m put e s   pub l i c   ke y   = .     F i na l l y   b r o a dc a s t   t h e   p ub l i c   pa ra m e t e r s     ( , , , ) .       4. 2 .       R e gi s t r ati o n   p h as e   In  o r de t o   r e gi s t e r   w i t t h e   Cl o ud,   t h e   de v i c e   s e n h i s   (       )   i.   T h e   S e r v e r   ge n e r a t e s     f o r   e v e r y   d e v i c e   ( ) ,   w h e r e     = (      )   a n d   s t o r e s   =   .   o t h e   D e v i c e .   T h e   Cl o ud  t h e n   c o m put e s   t h e   s e c uri t y   pa r a m e t e r s   =   = (     )   a n d   s t o r e s   =   .   c o rr e s po n di n g   t o   t h e   i de nt i t y      of   t h e   D e v i c e   i   i n   i t s   da t a b a s e .   ii.   Cl o ud    D e v i c e :     , .     4. 3 .       Lo gi n   &   A u th e n ti c ati o n   p h as e   i.   T h e   D e v i c e   Ca l c ul a t e s   E CC  po i nt   1 = 1 .   i n   o r de r   t o   l o gi n   w i t h   t h e   Cl o ud  S e r v e r ,   t h e n   c o m put e s   t h e   2 = ( 1 . ) .   ii.   T h e   de v i c e   s e n ds   1 , 2   a n d     t o   t h e   S e r v e r .   T h i s   l a s t   c o m put e s   ( )   by   c a l c ul a t i ng   t h e   =   .   T h e   C l o ud  t h e c h e c ks   w h e t h e r   t h e   v a l ue   o f     i i i .   2 = ( 1 . )   i s   e qua l   t o   t h e   r e c e i v e o n e   of   2 .   i v .   T h e   Cl o ud  c h e c ks   2   ?=   2 .   T h e s e l e c t s   a   r a ndo m   n u m b e r   2 ,   a nd  c a l c ul a t e s   t h e   E C po i n t     3 = 2 . 4 = 2 . , nd  S e n ds   3 , 4        t o   t h e   D e v i c e .   v.   T h e   de v i c e   c o m put e s   = (   )   a n d   c a l c u l a t e   E CC   po i n t   4 = 3 . ,   a n d   c o m pa r e s   t h e   v a l ue   o f   4   w i t t h e   r e c e i v e o n e   o f   4 .   v i .   T h e   de v i c e   c h e c ks   4   ?=   4 ,   t h e c o m put e s   = ( 2 ) ,   w h e r e   = 1 . 3   a n d   s e nds     t o   t h e   S e r v e r .   T h e   C l o ud  c o m put e s   = ( ( 1 . )   )   w h e r e   = 2 . 1 .   A n d   c o m pa r e s   t h e   v a l u e   t o   t h e   r e c e i ve v a l ue   o f     t o   a u t h e n t i c a t e   t h e   de v i c e .   v i i .   T h e   Cl o ud   c h e c ks       ?=   ,   a f t e r   m ut ua l   a ut h e nt i c a t i o b e t w e e n   t he   D dv i c e   a n d   t h e   Cl o ud  S e r v e r .       5.   S EC U R I TY   A N A L Y S I S   In  t hi s   s e c t i o n ,   w e   gi v e   a   i n f o r m a l   s e c ur i t y   a n a l y s i s   t o   c o n f i rm   t h e   v a l i d i t y   of   t h e   p r o po s e s c h e m e   a ga i n s t   v a ri o us   a t t a c ks .       5. 1 .       I n fo r m al   S e c u r i ty   A n al ys i s   O ur  p r o po s e s e c ur i t y   s c h e m e   c a h o l a g a i n s t   v a r i o us   t y pe s   o f   a t t a c ks :   a)   A n o n y m i ty:  T h e   i nt r ude r   c a nn o t   o b t a i n   t h e   i de n t i t y   ID i   o f   t h e   de v i c e   be c a us e   i t   i s   m a s ke by   us i n g   ha s h   f u n c t i o = (       )   .   I n   a dd i t i o n ,   t h e   a dv e r s a r y   c a nn o t   o b t a i n   ra n do m   n o n c e   r .   Co n s e que n t l y ,   o ur   s c h e m e   p r o v i de s   a n o n y m i t y .   b)   I m p e r s o n ati on   A ttac k W h e n   a n   a dv e r s a r y   M A   a s s um e s   t h e   i de n t i t y   of   a   l e gi t i m a t e   U s e r .     M A   m us t   s uc c e s s f ul l y   ge n e r a t e   = (       ) .   H ow e ve r ,   t hi s   c a n   n o t   b e   c o m put e by   t h e   M A   b e c a us e   h e   c a nn o t   o b t a i n   t h e   r a ndo m   n o n c e   r   o f   t h e   us e r .   T h e r e f o r e   o ur   s c h e m e   i s   w e l l   pr o t e c t e a ga i n s t   t h e   I m pe r s o n a t i o n   a t t a c k.     c)   R e p l ay  A tta c k W h e n   a n   i nt r ude r   M A   m a y   a t t e m pt   t o   i m pe r s o n a t e   l e ga l   us e r   e a v e s dr o ppi n t h e   c o m m uni c a t i o n   a nd  i nt e r c e pt s   t h e   da t a   a n r e - t ra n s m i t s   i t .   T h i s   c a nn o t   b e   h a ppe n e b e c a us e   t h e   Cl o ud  S e r v e c h e c ks   w h e t h e r   2   ?=   2   a n d   t h e   de v i c e   c h e c ks   w h e t h e   4   ?=   4   t h e r e f o r ,   o u r   s c h e m e   i s   w e l l   p r o t e c t s   a g a i n s t   r e pl a y   a t t a c k .     d)   M u t u al   A u th e n ti c at i o n A f t e r e c e i v i n g   { 1 , 2 , }   f r o m   t h e   de v i c e ,   t h e   CS   c h e c ks   w h e t h e r   2   ?=   2 ,   i f   i t ' s   c o rr e c t   t h e   c l o ud  a ut h e n t i c a t e s   t h e   de v i c e .   T h e   s a m e   w a y ,   t h e   de v i c e   r e c e i v e s   { 3 , 4 , }   c h e c ks   w h e t h e r   4   ?=   4 ,   t h e t h e   de v i c e   a ut h e nt i c a t e   t h e   CS . H e n c e   o ur   s c h e m e   a c hi e v e   m ut ua l   a ut h e nt i c a t i o a m o n g   CS   a n s   D e v i c e .     e)   S e s s i o n   K e A ttac k T h e   i nt r ude r   M A   c a nn o t   c o m put e s   t h e   s e s s i o n   ke y   K   be c a us e ,   t h e r e   i s   n o w a y   t h a t   h e   c a o b t a i t h e   n o n c e s   of   t h e   S e r v e r   a nd  C l o ud  N &   N 2.   I a d di t i o M A   c a nn o t   c o m put e s   K .   T h e r e f o r ,   o u s c h e m e   w i t h s t a n ds   t h e   s e s s i o n   ke y   a t t a c k.       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 .   20 ,   N o .   3 D e c e m be r   2 020   :     14 60   -   14 70   1466   B r ut e   F o r c e :   S o   t h a t   t h e   i n t rude c a n   de pl o y   a   b r ut e   f o r c e   a t t a c k,   h e   n e e ds   t o   ga i n   t h e   s e c ur i t y   pa r a m e t e r s   { 1 , 2 , 3 , 4 }   f r o m   t h e   m e s s a ge s   e xc ha n ge d   b e t w e e n   t h e   de v i c e   a n d   t h e   CS ,   e v e n   h e   p r o c e s s e s   t h e s e   pa r a m e t e r s   h e   c a nn o t   c o m put e   r . G .   T h e r e f o r e ,   o ur  s c h e m e   c a n   r e s i s t   t h e   b r u t e   f o r c e   a t t a c k.           F i gu r e   6 .   M u t ua l   a u t h e nt i c a t i o s c h e m e       5. 2 .       S e c u r i ty   fe atu r e     T h e   p r o po s e s c h e m e   gi v e   a   be t t e r   s e c ur i t y   l e v e l s   c o m pa r e t o   f i r a s   e t   a l s   a nd  o t h e r   e xi s t i n g   s c h e m e . T a b l e   s h o w s   t h e   a n a l y s i s   r e s ul t s   o f   t h e   s e c uri t y   fe a t ur e s .         T a b l e   3 .   S e c uri t y   F e a t ur e s   c o m pa ri s o n   S e c u ri t y   fe a t u r e   F i ra s   e t   a l .   O u rs   A n o n y m i t y   X   O   Im p e r s o n a t i o n   A t t a c k   X   O   Re p l a y   A t t a c k   O   O   S e s s i o n   K e y   A t t a c k   X   O   M u t u a l   A u t h e n t i c a t i o n   X   O   Bru t e   F o rc e   X   O   o   ,   p r e s e r v e s   t h e   s e c ur i t y   fe a t ur e s ;   x ,   do e s   n o t   p r e s e r v e   t h e   s e c ur i t y   fe a t ur e s .         6.   S EC U R I TY   V ER I F I C A TI O N   WI TH   T H E   A V I S P A   TO O L   A V IS P A   [20]  i s   a   pus h - b ut t o n   t o o l   f o r   t h e   A ut o m a t e V a l i da t i o n   o f   A ppl i c a t i o n s   a n I n t e rn e t   S e c ur i t y   P r o t o c o l s . It   w a s   de v e l o p e i 200 by   B a s i e t   A l   a s   p a r t   o f   a   E u r o pe a p r o j e c t . It   i s   a n   a u t o m a t i c   a n a l y s i s   t oo l   i n t e n de t o   a s s i s t   i n   t h e   v a l i d a t i o n   o s e c ur i t y   pr o t o c o l s .   H e   ow n s   t w o   m a j o r   c h a l l e n ge s :   t o   be   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       A   l i gh t w e i ght   s e c ur e   Co A P   f or   IoT - c l oud  par adi gm   us i ng  e l l i pt i c - c ur v e   c r y pt ogr a phy   ( A m r ani   A y oub )   1467   e ff i c i e n t ,   w h i l e   e n s u ri n a c c e s s i b i l i t y   t o   n o n - s pe c i a l i s t s   i t h e   f i e l d.   T h e   t o o l   c a n   b e   us e o n   s m a l l   a n d   m e di um   s c a l e   p r o t o c o l s   (a s   pr o v i de i t h e   Cl a r /   J a c o b   l i b r a r y ),   a s   w e l l   a s   I n t e rn e t   s e c ur i t y   pr o t o c o l s   a t   l a r ge   s c a l e .   T h e   p r o t o c o l s   a r e   i m p l e m e nt e i H i gh - L e v e l   P r o t o c o l   S pe c i f i c a t i o n   L a n g ua ge   (H L P S L ),   w h i c h   i s   a   fo r m a l   r o l e   b a s e l a n g ua ge   us i ng  w h i c h   da t a   s t ruc t u r e s ,   c ry pt o gr a p hi c   o pe r a t o r s , c o n t r o l   f l ow   pa t t e rn s   a n d   a l ge b r a i c   pr o pe rt i e s   c a n   b e   s pe c i f i e d.   T h e   s pe c i f i c a t i o n   i s   r e w r i t t e n   i n   a n   IF   i n t e rm e di a t e   fo r m a t   us i n a   t r a n s l a t o r .   A V IS P A   us e s   o t h e r   t o o l s   ( b a c k - e n ds w h i c h   t a ke   t h e   IF   fo r m a t   a s   i n pu t ,   a n w h i c h   o ffe r   t h e   po s s i b i l i t y   o f   di f fe r e n t   a n a l y z e s   of   t h e   s a m e   p r o t o c o l .   A ny   l a n g ua ge   c o n v e r t i b l e   t o   IF   i nt e rm e di a t e   f o r m a t   c a b e   v e r i f i e by   A V IS P A .     6. 1 .       H LP S s p e c i f i c ati o n s   W e   c o n s i de r e t w o   b a s i c   r o l e s :   D e v i c e   a n C l o ud.   T h e n ,   w e   gi v e   t h e   s e s s i o n   a n d   e n v i r o nm e n t   r o l e   us i n H L P S L   i n   F i g u r e   9   &   1 0 ,   w h i c h   c o n t a i n s   t h e   s e c ur i t y   go a l s .   T h e   r o l e   s pe c i f i c a t i o n s   o f   de v i c e   a n d   C a r e   s h o w n   i F i gu r e s   7   8 .     6. 2 .       A V I S P A   s i m u l ati o n   r e s u l t   T h e   pr o po s e s c h e m e   i s   a n a l y z e us i n CL - A t S e   a nd  O F M b a c k - e n ds   [20].   T h e   i nt r ude r   ha s   f ul l   c o n t r o l   o ve r   t h e   n e t w o r i n   s uc h   a   m a nn e r   t ha t   a l l   m e s s a ge s   s e n t   by   t h e   a ge nt s   c o r r e s po n di ng  t o   t h e   r o l e s   a r e   a v a i l a b l e   t t h e   i n t r ude r.   T h e   r e s ul t s   o f   t h e   e xe c ut i o n   s h o w n   i n   F i g u r e   1 1   a n F i g u r e   1 2 .   U n de r   t hi s   m o de l ,   t h e   i n t rude r   m a y   i n t e r c e pt ,   a na l y z e   o r / a n d   m o di fy   m e s s a ge s   a s   l o n a s   h e   k n o w s   t h e   r e qui r e ke y s .     T h e   a t t a c ke r   c a a c t   a s   a n y   e n t i t y   a n d   s e n d   a n y   m e s s a ge   t o   s o m e   o t h e r   a ge nt   p a r t i c i pa t i ng  o v e r   t h e   c o m m uni c a t i o n   c ha nn e l .   T h e   s i m ul a t i o r e s ul t s   s h o w   t h a t   o ur  s c h e m e   i s   s e c ur e       7.   P ER F O R M A N C A N A L Y S I S   In  t hi s   s e c t i o n   w e   gi v e   a   b r i e f   c o m pa ri s o n   b e t w e e n   t h e   p r o po s e s c h e m e   a n s o m e   e xi s t e m ut u a l   a ut h e n t i c a t i o s c h e m e s .   W e   c o m pa r e d   t h e   c o m m u ni c a t i o c o s t   a nd  t h e   c o m put a t i o n a l   c o s t   o f   t hi s   s c h e m e s .             F i gu r e   7 .   D e v i c e   Ro l e     F i gu r e   8 .   C l o ud  R o l 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 .   20 ,   N o .   3 D e c e m be r   2 020   :     14 60   -   14 70   1468         F i gu r e   9 .   E n v i r o nm e nt   r o l e     F i gu r e . 10   S e s s i o n   r ô l e             F i gu r e   11 .   O u t pu t   o f   O F M b a c k     F i gu r e   12 .   O u t pu t   o f   A T S E   b a c ke n d       7. 1 .       C o m mu n i c ati o n   c o s t   B e fo r e   w e   c o m put e   t h e   t o t a l   c o m m u n i c a t i o n   c o s t s   fo r   o ur   s c h e m e ,   w e   a s s um e   t h a t   t h e   i de nt i t y   ID ,   N o n c e ' s   N ,   R a n do m   n u m b e r   R   a n d   a l l   s e c uri t y   pa r a m e t e r s   a re   22 b i t   l o n g .   T h e   o ut p ut   f o r   a   ha s f un c t i o n   i s   256  b i t s   (s h a - 2 a n d   t h e   e l l i p t i c   c u r v e   c r y pt o s y s t e m   i s   E CC   -   256  b i t s .   T h e   t ra n s m i t t e m e s s a ge s   i n   t h e   p r o po s e s c h e m e :   a.   { 1 , 2 , , }   =   { 256   +   256   +   25 + 256}   =   4*2 56  =   1024   b i t s .   b.   { 3 , 4 , }   =   { 256   + 2 56  + 256}   =   3* 256   =   768   b i t s .     T h e   t o t a l   c o m m u ni c a t i o n   c o s t   i s   1792  b i t s .   T a b l e   r e s um e   t h e   a na l y s i s   r e s ul t s   of    c o m m uni c a t i o n   c o s t .       T a b l e   4 .   S u m m a r y   of   c o m m u n i c a t i o c o s t   S c h e m e s   T o t a l   C o s t   Z h o u   e t   a l . [2 1 ]   4 3 5 2   b i t s   X u e   e t   a l . [2 2 ]   3 8 4 0   b i t s   A m i n   e t   a l . [2 3 ]   3 4 5 6   b i t s   O u rs   1 7 9 2   b i t s   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       A   l i gh t w e i ght   s e c ur e   Co A P   f or   IoT - c l oud  par adi gm   us i ng  e l l i pt i c - c ur v e   c r y pt ogr a phy   ( A m r ani   A y oub )   1469   7. 2 .       C o m p u tat i o n al   c o s t   W e   c o m pa r e t h e   c o m put a t i o n   o ve rh e a ds   o f   o ur   s c h e m e   w i t h   s o m e   di s c us s e s c h e m e s   [21 - 23].     W e   c o n s i de us i ng  t h e   f o l l ow i n p a r a m e t e r s ,   t o   a n a l y z e   c o m put a t i o c o s t T a b l e   s h o w s   t h e   de t a i l   t o t a l   c o s t   a n t h e   a n a l y s i s   r e s ul t s   o f   c o m put a t i o c o s t   a s   b e l ow .     a)     de n o t e s   t h e   t i m e   f o r   t h e   ha s f u n c t i o n.   b)     T h e   c o m put a t i o na l   c o s t   of   a   E CC   po i n t .   c)   W e   i g n o r e   X O R   o pe r a t i o n,   b e c a us e   i t   i s   n e g l i g i b l e   c o m pa r e d   t o   t h e   o t h e r   o pe ra t i o n s .   d)   m ul t i p l i c a t i o o pe r a t i o n       T a b l e   5 .   S u m m a r y   of   c o m put a t i o na l   c o s t   S c h e m e s   D e v i c e   CS   T o t a l   Z h o u   e t   a l .   13   30   43   X u e   e t   a l .   12   24   36   A m i n   e t   a l .   12   18   30   O u rs   4   +4   5 +4   9   +8       8.   C O N C LU S I O N   Io T - c l o ud  pa r a d i g m   b ri n g   m a n y   a ppl i c a t i o a n s e r v i c e s   t o   h u m a ni t y   i di f f e r e n t   f i e l ds   s uc h   a s   h e a l t h c a r e ,   t ra n s po rt a t i o a nd  l o gi s t i c s ,   s m a r t   e n v i r o nm e n t   a s   w e l l   a s   pe r s o n a l   a n s o c i a l   do m a i n.   T h e   o nl y   w a y   t h a t   t h e s e   obj e c t s   c a n   b e   e f fe c t i ve   a n p r o duc t i v e   i n   l a r g e   s c a l e   a n w i t h   a   s a f e   us e   i s   t o   pr o v i de   a   s t r o ng  s e c ur e   pr o t o c o l   t o   pr o t e c t   t h e   e n t i t i e s   i n v o l ve a l s o   t o   gu a r a nt e e   t h e   i nt e g r i t y   a n t h e   c o n f i de nt i a l i t y   o t r a n s m i t t e i n f o r m a t i o n.   In   t h i s   p a pe r   w e   pr o po s e a   l i ght w e i gh t   s e c ur e   s c h e m e   b a s e o n   t h e   l i g h t - w e i g h t i n e s s   o f   t h e   t h e   E CC ,   t o   r e duc e   t h e   s i z e   o f   t h e   ke y   t o   s a ve   t h e   r e s o ur c e s   of  t h e   Io T   de v i c e s   a n n o t   b e   e xh a us t e d.   W e   a l s o   i n c o r po r a t e s   t h e   c o n c e pt   of   CoA P   t r e duc e   t h e   ov e r h e a a nd  a l s o   fo r   s m o o t h   c o m m uni c a t i o n   i nt   Io T - Cl o ud  e n v i r o n m e n t . W e   pr e s e n t e a   f o r m a l   s e c u r i t y   a n a l y s i s   of   t h e   pr o po s e pr o t oc o l   u s i n A V IS P A .   F u r t h e r m o r e ,   w e   gi v e   a   b r i e f   c o m pa r i s o o f   t h e   s e c ur i t y   pe r fo r m a n c e   a n f e a t u r e s   o f   o ur   s c h e m e   w i t s o m e   a l r e a dy   e xi s t e d.   W e ' v e   pr o v e n   t h a t   t h a t   o ur  p r o t o c o l   p r o v i de s   b e t t e r   e f f i c i e n c y   a n s a f e t y   t ha n   r e l a t e s c h e m e s .   T h e r e f o r e ,   o ur   s c h e m e   c a n   b e   s ui t a b l e   f o r   pra c t i c a l   Io T - Cl o ud  e n v i r o nm e nt .   A s   f ut u r e   w o r k,   w e   a r e   w o r ki n g   o n   a   c o m pa ri s o n   b e t w e e n   t h e   s c h e m e   t h a t   w e ' v e   de ve l o pe us i n M Q T T   &   E CC   [13]  a n d   t hi s   p r o po s e d   s c h e m e   b a s e o n   Co A P & E CC  t o   de f i n e   w hi c o n e   i s   s u i t a b l e   fo r   Io T - C l o ud  pa ra d i gm .         R EF ER EN C ES   [ 1]   B .   G r o ba ue r ,   T .   W a l l o s c he k ,   E .   S t o c ke r , " U nde r s t a n di ng   c l o ud  c o m put i ng   v ul ne r a bi l i t i e s "   I E E E   Se c u r i t y   &   P r i v ac y ,   v o l .   9,   pp .   50 - 57 ,   2010 .     [ 2]   M .   Z a ne ,   A .   M a no s ,   e t   a l . ,   " U nd e r s t a nd i ng   t he   M i r a i   B o t ne t " ,   2 6t U SE N I X   Se c u r i t y   S y m pos i um ,     pp.   10 93 - 1110 ,   201 7   [ 3]   C   B o r m a nn,   A P   C a s t e l l a ni ,   Z   S he l by ,   C o A P :   A A ppl i c a t i o P r o t o c o l   f o r   B i l l i o ns   o f   T i ny   I nt e r ne t   N o de s ,   I E E E   I nt e r ne t   C om p ut i ng , v o l   16 ,   no .   2 ,   pp .   62 - 67 2 012 .     [ 4]   P .   M a ha j a n . ,   A .   S a c hde v a ,   C A   s t udy   o f   e nc r y pt i o a l g o r i t hm s   A E S ,   D E S   a nd  R S A   f o r   s e c ur i t y ,   G l oba l   J ou r na l   of   C om pu t e r   S c i e nc e   and   T e c hno l og y ,   v o l .   13 2 013 .     [ 5]     J e n - H o   Y a ng   a nd  C h i n - C he n   C ha ng ,   A I D   ba s e r e m o t e   m u t ua l   a u t h e nt i c a t i o w i t ke y   a g r e e m e nt   s c he m e   f o r   m o bi l e   de v i c e s   o e l l i p t i c   c ur v e   C r y pt o s y s t e m ,   C om put e r s   &   s e c ur i t y - e l s e v i e r ,   v o l   28,   no .   3& 4,   pp .   13 8 - 143 2009 .     [ 6]   X i a o j i a T i a n,   D . S .   W o ng ,   a nd   R . W .   Z h u,   A na l y s i s   a nd  i m pr o v e m e nt   o f   a a u t he n t i c a t e k e y   e xc ha ng e   pr o t o c o l   f o r   s e ns o r   ne t w o r ks ,   20 05  I E E E   C om m un i c at i ons   L e t t e r s ,   v o l   9,   no .   11,     pp.   97 0 - 972,   2 005 .     [ 7]   W .   D i ng ,   M .   Y i ng ,   M .   C h ung ua ng ,   a nd  C .   Z h e n - s ha n,   C o m m e nt s   o a A dv a nc e D y na m i c   I D - B a s e A ut he nt i c a t i o S c he m e   f o r   C l o ud  C o m put i ng ,   201 2   I nt e r na t i ona l   C on f e r e nc e   on  W e I nf o r m at i on   Sy s t e m s   and   M i ni n ,   pp .   246 - 253 ,   201 2   [ 8]   G .   J o r g e ,   M .   E dm undo   a nd  S .   J o r g e ,   E nd - to - e nd  t r a ns po r t - l a y e r   s e c ur i t y   f o r   I nt e r ne t - i nt e g r a t e s e ns i ng   a ppl i c a t i o ns   w i t m u t u a l   a nd  de l e g a t e E C C   pu bl i c - ke y   a ut he nt i c a t i o n. ,   20 13  I F I P   N e t w or k i ng  C onf e r e nc e ,   pp.   1 - 9,   201 3   [ 9]   R .   S a ng r a m ,   a nd  G   P .   B i s w a s ,   E s t a bl i s hm e n t   o f   E C C - ba s e I ni t i a l   S e c r e c y   U s a bl e   f o r   I K E   I m pl e m e nt a t i o n” ,   201 W or l C on gr e s s   on   E n gi ne e r i n g,   v o l .   1 ,   201 2   [ 10]   J .   R o ng ,   L .   C he ng z he ,   L .   J un,   W .   X i a o pi ng ,   a n W .   H o ng ,   E A P - B a s e G r o up  A ut he nt i c a t i o a nd  K e y   A g r e e m e n t   P r o t o c o l   f o r   M a c hi ne - T y pe   C o m m uni c a t i o ns ,   201 I n t e r na t i o na l   J our nal   o f   D i s t r i but e Se ns o r   N e t w or k s ,   pp .   2 - 14,   20 13.     [ 11]   K . S he e t a l ,   a nd  K .   S o o d,   Se c ur e   aut he nt i c at i on  s c he m e   f or   I o T   and  C l o ud  s e r v e r s ,   P e r v as i v e   and  m obi l e   c om pu t i n g ,   v o l .   24,   p p.   21 0 - 223 2 015 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.