Int ern at i onal  Journ al of Ele ctrical  an d   C om put er  En gin eeri ng   (IJ E C E)   Vo l.   8 , No .   6 ,  Decem ber   201 8 , p p.   4684 ~ 4692   IS S N:  20 88 - 8708 ,  DOI: 10 .11 591/ ijece . v 8 i 6 . pp 4684 - 46 92           4684       Journ al h om e page :  http: // ia es core .c om/ journa ls /i ndex. ph p/IJECE   FSDA: F ra m ewo rk for S ecur e Data Ag gregation in  Wirele s s  Senso r Netwo rk  for Enh ancing  Key Ma nagemen t       Jyoti  M e tan 1 , K .   N .   N arashi nha M urthy 2   1 Depa rtment of  Com pute r  Scie n ce   &  Enggi ne ering,  ACS   Coll ege of  Eng ineeri ng ,   India   2 Facul t y   of Engi nee ring ,   Chr ist U nive rsit y ,   Indi a       Art ic le  In f o     ABSTR A CT   Art ic le  history:   Re cei ved   Ma r 7 , 2 01 7   Re vised  Ju l   14 ,  201 8   Accepte d  J ul  28 , 2 01 8       An  eff ective  ke y   m ana g ement  play s   a  cru c ia l   role   in   impos ing  a  resi li en t   sec urity   t ec hn iq ue  in  W ire le ss   Sensor  Network  (W SN ).   After   rev ie wing  the  exi sting   appr oa che s  of   ke y   m ana gement ,   it   i s  conf irmed  th at   exi sting   appr oac hs  do es  not  offe r  good  c over age  on   all  p ote ntial  se cur i t y   bre ac h es  in   W SN .   W it h  W SN   bei ng  esse nti al  par t  of   In te rne t - of - Thi ngs   (IoT ),  th e  exi sting  appr oa che s  of  ke y   m ana gement  c an  def ini t ely   not  a ddre ss   such  sec urity   bre ac he s.  The r efo re ,   this   pape r  int rodu c es  a  Fram ework   for  Secur e   Data   Ag gre ga tion  (FS D A)  tha t  h y bridizes  t he  publi c  k e y  enc r y pti on   m ec hani sm   in  or der   to   obtain  a  n ovel   k e y   m ana g e m ent   s y st em.  Th e  proposed   s y stem  does  not  ta rge t  an y   spec i fic   at t ac ks  but  is  widely   app li c ab le   for  both   int ern al   and  exte rna l  at t ac ks  in  W SN  owing  to  i ts  design  princ ip le .   Th e  stud y   outc om e  exhi b its   tha t  proposed  FS DA   offe rs  hi ghl y   r educed  co m puta ti ona l   burde n,   m ini m al   del a y ,   le ss   ene rg y   consu m pti on,   and  highe r  data   tra nsm ission  per fora nce   in  cont r ast  to  fre qu ency   used  enc r y pt ion  sche m es  in   W SN .   Ke yw or d:   Encr y ption   Key m anag em ent   Secu rity   W i reless  Senso r  N et w ork     Copyright   ©   201 8   Instit ut e  o f Ad vanc ed   Engi n ee r ing  and  S cienc e .    Al l   rights re serv ed .   Corres pond in g  Aut h or :   Jyoti  Met an ,    Dep a rtm ent o f C om pu te r  Scie nce & E nggin e erin g,     ACS c ollege   of e ng i neer in g,  Ba ng al or e,  In di a .   Em a il :  j yotim e ta n@gm ail.co m       1.   INTROD U CTION     A  wireless  network  is  al way s  shro uded   by  diff e re nt  f or m s  of  net wor king   chall en ges  t ha t  no t  only   aff ect s  c omm u nicat ion   proce ss  ab ou t  al s o  e qu al ly   aff e ct s  the  sec ur it y  fea tures  [1 ] .  F r om   diff ere nt  f orm s  of   wireless  netw orks,   Wireless   Sensor  Netw ork  ( WSN )  is  on e  of  the  m os t  su ccessf ul  de p loym ents  in   com m ercial   m ark et .   A   se ns or y  node   assist s  in  pe r form ing   data  a ggreg at i on  f ro m   the  e nvir on m ent  w he re  it   is  com plete ly  exp ose d  to  s warm   of   at ta cker s.   Til l  la st  decad e,  the re  has  be en  va rio us   stud ie d  associat ed  with   at ta cks  [2 ]   an d  secur it y  so luti on s  [3 ] ,  [ 4]  but  no ne  of   them   are  cl aim ed  t o  be  10 0%  res il ie nt  against  al l  the   at ta cks.   Ma jor it y  of   the  e xisti ng   a ppro ac he s  towa rds  sec uri ty   in  W S N  a re  m ai nly  cryptographic   in  na ture   wh e reas  the re   al so   exists  stud ie s  th at   are   non - c rypt ogr aph ic   in  natu r e  e.g .  [5 ] ,  [6 ] .  The  c rypto grap hic  appr oach es  m ai nly  deals  w it h  key  m ana gem ent  syst e m   fo ll ow e d  by   it erati ve  encr ypti ons  us i ng  ei ther   sy m m e tric   or   asy m m e tric   keys  wh il e  non - cr yptogra ph ic   ap proac hes  deals  with  obser vati on   of   ce rtai n  f or m   of   sign ific a nt  be ha viour  of   node s  fo ll owe d  by  form ulati on   of  ru le   set   to  off er  infe re nce  to   su c h  be ha viour  i n  te rm s o f  m alicio us o r re gu la r   patte rn.    In   la st  5  ye ar s,   th ere  ha s  bee n  var i ou s  form s  of   im pr ovem e nt  in  WSN   w he re  heter ogen e it y  is  fu rther  stud ie d  in  ord er  to  m ake  it   well   pr e pa red  to  be  us e d  i n  reconfi gura ble  netw orks  li ke   In te rn et - of - T hings     (IoT)   [ 7].  I oT  is  com plete  a  new   c on ce pt  to  desig n  a  sm art  ci ty   and   cal ls  fo r  m ai nly   integrati ng  WSN   with   pervasive   en vi ronm ent  li ke  cl oud  c om pu ti ng   [ 8].  H oweve r,  the  biggest  se cur it y  co nce rn  in  this  re gards  are  i)   the  at ta cks   stu died   in  WSN   are  ver y  dif fere nt  f r om   that  in  cl oud  e nvir onm ent,  w hich  has  m os t  pote ntial   to  induce   colla te r al   network   da m age,  ii )  the  translat io n  m ec han ism   of   co nt ro l  m essage  (g ene rated   fro m   qu ery  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N:  20 88 - 8708       FS DA: Fr am e work fo r  Secu r e Data  Ag gr e gati on in W ire le ss S e nsor Net w or k f or  E nhanc ing   ... ( Jyoti  M et an )   4685   syst e m )  is  qu it e  chall en ging  t o  be  reali zed   if  hete roge neou s  W S N  is  i ntegr at e d  with   cl oud  (at  pr ese nt  Io T   is   i m ple m ented  ei ther  in  lo w  scal e  network   or   in  ho m og e nous  netw ork),  ii i)  identific at ion   of   at ta cks  from   ei ther   side  is  qu it e  di ff ic ult  a nd  has  good  c han c e  of  bypassi ng  an y  firew al l  syst e m   if  the  sec uri ty   pr ot oco ls   does n’ t   hav e  wide  co nsi der at io n  of  it s  env ir onm ent al   par am et ers,   and   iv )  cost  ef f ect iveness   is  not  e m ph asi zed  in  IoT   nodes   as  m ajo rity   of  t he  I oT  nodes   do  ha ve  fair  po ssibil it ie s  of   r eso ur ces   w he n  dem and ed   ( un li ke   conve ntion al   WSN).  T her e  a re  al so   va rio us   stud ie s  on  I oT  that  discu ses  a bout  sec ur it y  im pr ov em ent  but  ve ry   le ss  work   has  been   act uall y  carried  out  ti ll   date  owin g  to  the  novelty   of   the  te chnolo gy   [9 ] ,  [ 10] .  W it h  ne w  le vels  of  feat ures  bein g  i ncor porated  withi n  Io T   there   is  on e  thin g  that  is  go i ng  to  be  al ways  the re  an d  that  is  da t a  ag gr e ga ti on .  U nlike  c onve ntio nal  W S N,   I oT  offers  data  a ggre gation  from   on ly   reg ist ere d  node s  bu t   with  new  proliferati on  of  m ob il e  no des  it   is   ve ry  li kely   th at   ad op ti on  of  m ob il e  nodes  will   be  le ver a ge d  for   perform ing  d y nam ic  d at a aggreg at io n.    Hen ce ,  an  e ffec ti ve  key  m a nag em ent  sche m e  is  hig hly  dem and s  in  th is .  Norm al l y,  the  biggest   chall enge  in  form ing   a  no vel  key  m anag em e nt  te chn iq ue  is   to  sel ect   the  p ro ces s  of   gen e rati on   of   key,  wh i c h  has  to  be  m oti vated  f ro m   certai n  existi ng   e ncr y ption   sc he m e.  Un f or t un at el y,  existi ng   en crypti on  sche m es  are   too   sp eci fic  of  a tt acks  and   he nce  their  ap pl ic abili ty  is   quit e  nar rowe d  [ 11 ] - [ 13 ] .   The r e  is  a  need   of  su ch  desig n  pr i ncipl e  that  can b e  e qu al ly   ap plica ble  f or  r esi sti ng  intr us i on s  i n  WSN. H ence , w e  intr oduce one  s uch  so luti on  by  ha rn es sin g  the  po te ntial   featur es  of   public  key  encr ypti on   syst em   in  or de r  to  ge ne rate  a   li gh twei ght  ci pheri ng  poli cy   that  can   be   cl ai m ed  f or   secu re   key  m anag em ent  sc hem e  in  WSN.  We  al s o  show   that  it   is  feasible  fo r  co ntr uct  a  robu st  enc ry ption   sc hem e  t hat  is  le ss  it era ti ve  and   m or e  pro gr essi ve  wi th out  m uch   dem and s  o f  res ources   for  it s  ex ecut ion .   Sect io n  1.1  discu sses  a bout  the  existi ng  li te ratur es  wh e r e   diff e re nt  te chni qu es  are  disc us se d  f or   dete ct ion   schem es  us ed  in  pow er  transm issi on   li nes  f ollowe d  by   discuss i on  of   researc h  pro bl e m s  in  Sect io n  1.2   a nd  pr opose d  so l ution  in  1.3.  Sect io n  2  discusse s  about   al gorithm   i m p lem entat ion   f ol lowed  by  dis cussion  of  re s ult  analy sis  in   Sect ion  3.  Fi nally ,  the  c on cl us ive  rem ark s ar e  pr ov i ded in  Sect ion 4 .     1.1.   Back ground   This  sect io n  updates  resea rc h  a ppro ac hes  t ow a r d s  stre ngthin g  key  m an agem ent  fo ll owed   by  our   pr i or  in vestiga ti on   [14].  The   w ork  ca rr ie d  out  by  W a ng   et   al .   ha s  presented   a  cl ust ering  ap proac h  for   i m pr ovin g  sec ur it y  in  WSN   u si ng  a  ver if ic at ion   of   m essage   [15] .   Por a m bag e  et   al.   ha ve  i ntrod uc ed  a n  authe ntic at ion  sch em e  fo r  im pro ving  key  m anag em ent  on certi ficat es   [16 ] .  Stud y o n  m ob il e  netw orks  w it h  a n  e m ph asi s  of  ke y  m anag em e nt  was  car ried   ou t  by  Ka ng  et   al.   [1 7].  T he  auth ors  ha ve  us e d  key  s har i ng  appr oach   a s  w el l  as  rek ey in g  appr oach   t hat  is  cl aim ed  to  m ai n ta ined  bette r  f orward - bac kwar d  sec recy.  Lee  et   al.   hav e   prese nt ed  a  ty pical   e ncr y ption  sche m e  m eant  fo r   s ecur i ng  ubiq uitou s   de vices   [18] .  Che n  et   al.   ha ve   pr ese nted  t heir   key  m anag em ent  schem e  us ing   sym m e tric   encr y ption   a ppro ac h  ap plica bl e  on   hete roge neou s   netw ork   [ 19 ] .  Pereira   et   al.   hav e   in vestiga te d  the   sec ur it y  stren gth  of  diff e re nt  enc ry ption  te ch niqu es  on   In te r net - of - T hi ng s  (IoT )   [ 20 ] .    Ado ption  of  El li ptica l  Curv e Crypto gr a phy  has  been  see n  in w ork   of  I bra him   and   Dal kili c  for  sec ure   transm issi on   of  node  ta gs   I D  us in g  m utu al   a uth e ntica ti on   proces s   [21] .  Sa rk a r  an d  Mukh erj ee  hav e  discuss e d  their  key  P re di stribu ti on  sc hem e  wh ic h  ha s  bee n  re peat edly   us e d  ev e n  in  past  with  fe w  e vid e nc es  of   ben c hm ark in g   [22] .  Qi  et   al.   hav e  im ple m e nted  a  com pr e ssive  sen sin g  al ong  with  blo c k  enc ryptio n  of  8 - bit   integer   on  se nsor   data   [ 23 ] .  Wu  et   al.   have  presente d  a   fr am ewo r k  des ign   t hat  pe r for m s  identific at i on  of   at ta ck s  us in g  vi rtuali zat ion   an d  softwa re  de fi ned   netw orks   [ 24 ] .  Deng  et   al .   hav e  us e d  a  stochastic   ap pr oach   for  secu rin g  physi cal   la ye rs  i n  W S N  us i ng   m ul ti ple  sink   appr oach   [ 25] .  Um ar  et   al .  hav e  us e d  a  cros s - la ye r  base d  ap proac h  that  al lows   the  trust  fact or   to   be  us e d  al on g  with  f uzzy  lo gic  i m ple m ent at ion   in  orde r  to  offe r  resou rce sec ur i ty  in W S N   [ 26] .    Near ly   sim i la r  appr oach   on  physi cal   la ye r  as  well   as  tru s - base d  ap proac h  of  sec ur it y  ha s  al so   bee n  carried   out  by  Zh u  et   al .   [ 27 ]   as  well   as  Qin  et   al .  [ 28 ] .  S hi n  et   al.   ha ve  presented  a   r oute   optim iz ation - bas e d  appr oach   us in g  trust  fact or   f or   fa ult  tolera nt  i m ple m enta ti on   of  com m u nicat ion   sec ur i ty   in  Io T   [29] .   Gua n  and   Ge  hav e   us e d  a  ra ndom   m od el ing   a ppr oach   us in g  pro bab il it y  schem e  fo r  resis ing   j am m ing   a tt ack  in  WSN   [ 30 ] .  D a i  et   al .  hav e  pr esented  a  ve rif ic at ion   m e tho d  on   it s  enc od i ng  syst e m   fo r  m ini m iz ing   th e  cost   involve d  in  se cur e  qu e ry  pro cess   [31] .  The  m echan ism   us es  hash i ng   a nd  sy m m et ric  en crypti on.  Al - T urjm an  et   al .   ha ve  pr e sented   a  key  a ggrem ent  strat eg y  hat   offe rs  secur e   com m un ic at ion  us i ng  m ob il e  sink s  with  a n  ai d  of  el li ptica l  curve  cry ptogra phy   [32] .  A  f ram ewo r k  for  in vestigat ing   t he  sec ur it y  streng t h  of   harvester   node  is  d esi gned by V o  et   al.   [ 33 ] .    The  aut hors  ha ve  al so   prese nted  a  sche duli ng   ap pro ac h  f or   im pr ov i ng   t he  secu rity   upon   ph ysi cal   la ye r.   L u  et   al.   ha ve  pr e sente d  a  disc us sio n  of  va rio us   c on ven ti onal   e ncry ption   schem es  us e d  i n  WSN   [34] .  Ther e  is  var i ous  scal e  of  sec ur it y  appr oaches  us e d  in  im p rovin g  key  m a nag em ent  te chn iq ues  in  rece nt  tim es   with  m or e  dom inancy  of  usng  el li ptica l  curve  c rypt os yst e m ,  Secur e d  Hash  Algorith m   (S HA ) ,  Advanc e d  Encr y ption  St and a r d  ( AES),   et c.  H oweve r ,  al l  of  these   appr oach es   ar e  al so   featu re d  by  pitfal ls  t hat  are  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  8 , N o.   6 ,  Dece m ber   201 8   :   4684   -   4692   4686   require d  to  be   add re ssed  in  order   to  ob ta i n  suprem e  s ec ur it y.  The  ne xt   sect ion   br ie f s  about  su c h  pitfal l  fo ll owe d by pr opos e d  s olu ti on  for  a ddressi ng s uc h pit fall s.     1.2.   Ident ific at i on   of  Issues   The u naddr e ss ed  iss ues  e xplo red after  r e vie wing e xisti ng a ppr oach es  are:   a.   Usage  of  com plex  a nd   highl y  it erati ve  crypto gr a phic   ap proac hes  e nsure s  higher  de gr e e  of   sec uri ty   bu t  do e sn’t em ph asi ze o n  it s appl ic abili ty  o n  se nsors  w it h c on st raints  of r es our ces.   b.   Ell ipti cal   Curv e  Cryptogra phy  of fers  li gh tw ei gh t  enc ryptio n  by  co ntro ll in g  the  m ini m um  key  siz e   bu t   on the  oth e r   ha nd it  also i ncr e ases the ci ph e r ed  m essage siz e that res ults in  co m plexity .   c.   Existi ng  ap pro aches  of  di gital   sign at ur es  do esn’ t  discu ss  t he  c os t  of  ce rtific at e  revocati on  w hich   is  no t   on ly  e xp e ns i ve  aff ai r bu t al s o offer  insec ur it y o f  it s private  ke ys.   d.   Usa ge   of   dig i ta l  sign at ur es   has  higher  i nvolv em ent  of   com pu ta ti onal   tim e  that  cou l d  intr oduc e  sign ific a nt am ount  of n et wor k delay  and  he nce  no t m uch s upportive  for e m erg ency a ppli cat ion .   Ther e f or e,   the  sta tem ent  of   th e  pro blem   is  “ Con str uctin g  a  uniq ue  e ncry pt ion   sc he me  usi ng   public   key  crypt ograph y   th at  c ou l d  offer  li ghtw ei gh t   fe atu re s  w it h  m axim um  cover ag e   of   s ecurit y  sta ndards  i n  wi rel ess en vi ronme nt  of se ns ory  ap plicati on . ” Th e  n e xt sect ion   outl ines  propose d  s olu ti on.     1.3.   Prop os ed  S olu tion   This  pap e r  pr e sents  a n  e xten ded  ve rsion  of   our   previ ous  inv est igati on  [ 35 ]   t ow a rds  a   novel  key  dep l oym ent  st rategy.  T his  pa per   furthe r  optim iz es  the  secur it y  featu re   by  hybri dizin g  the  po te ntial s  of  el li ptica l  cur ve   crypt ograph y  and  di gital   sign at ur e.   Fig ur e   1  hi gh li gh ts  the  a dopted   schem e  of   pr opose d  syst e m .           Figure  1 .   A dopt ed  sc hem a o f pro po se d  syst e m       The  a bove  s hown   sc hem e  is  m ai nly  intende d  f or   higher  de gr ee  of   pr i vacy ,  co nf i den ti al it y,  as  well   as  data  integrity   by  hybr i dizin g  app r oac h.   T he   pr op os e d  syst e m   con siders  the  po te ntial s  of   ge ne rati ng   higher  degree  of   pr i va te   keys  by  e ll ipti cal   cur ve   crypto gr a phy  howe ver   t hey  are  hi gh e r  in   nu m ber   that  cou l d  introd uce  signi ficant  a m ou nt   of   com pu ta ti on al   com plexi ty   in  low  pow ered   se ns ors.  Hen ce ,  the  pr opos e d  syst e m   con s ide rs  the  ref e re nc e  po int  de rive d  fr om   the  or de r   of   el li ptica l  cur ve  in  order   to  ens ur e  that  only   the   best  va lue  of  pri vate  c ou l d  be   co ns ide red  in  each  passes .  T he  nex t  c ontrib ution  of  pro posed  syst em   is  t hat  it   do e sn’t  us e  c onve ntio nal  digi ta l  sign at ure  a s  it   is  e xp e nsi ve  in   te rm s  of  la r ge  scal e  de plo ym ent  ov e r  th e   sens or s .    Hen ce ,  the  pro po s ed  syst em   hybri dizes  bot h  of  them   and   gen e rates  tw o  al gorithm s  ie .  1 st   al gorithm   us es  ra ndom   a ppr oach es  in  orde r  to  generat e  a  secur it y  to ken   wh ic h  will   be  us ed  f or   ci ph e rin g  the  m e ssage   by  the  tra ns m itti ng   no de  in  order   t o  f orward  it   to  the  receiv er.  On   t he  ot he r  ha nd,  the  rec ei ver   node  will   us e  public  key  crypto gr a phy  as  w el l  as  second   al go rithm   in  or de r  to  pe rform   validat ion   of  the  receive d  secur it y  tok e n.   A  su c ce ssfu l  id entifi ca ti on   of  sec ur it y  tok en  al lo ws   auth or iz at io n  on   t he  recei ve d  m essage.  A ny   fo r m   of   m an - in - m id dle  at ta cks  wil l  no t  be  a ble  t o  dec rypt  the  c on te nt  of  the  m essage  eve nt ually   hav i ng   possessi n  of  sam e  public  key.   He nce,   th e  novel   co ntri buti on o f  pro pos ed  syst em   is  that  it   offer s   bett er  sec ur it y  c overag e     A l g o r i t h m   f o r   G e n e r a t i n g   S e c u r i t y   T o k e n A l g o r i t h m   f o r   V a l i d a t i n g   t h e   S e c u r i t y   T o k e n E l l i p t i c a l   C u r v e   C r y p t o g r a p h y D i g i t a l   S i g n a t u r e H y b r i d i z e T r a n s m i t t e r R e c e i v e r U s e   A l g o - 1 U s e   A l g o - 2 M a l i c i o u s   C o d e Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N:  20 88 - 8708       FS DA: Fr am e work fo r  Secu r e Data  Ag gr e gati on in W ire le ss S e nsor Net w or k f or  E nhanc ing   ... ( Jyoti  M et an )   4687   from   m axi m u m   threats  in  WSN  us in g  a   li gh twei gh t  a nd  hy br id   enc ryptio n  te ch ni qu e .  T he  nex t   sect io n  discus s es a bout  the alg or it hm  i m ple m entat io n.       2.   ALGO RITH M  I MPLEME NTATIO N   The  pro posed   al gorithm   pr es ents  a   no vel  de sign  of  dig it al   sign at ur e   that  i s  co ns tr ucted   by   en han ci ng  the str uctu re of  ell ipti cal  cu rve crypt ography . Th e  constr uct ion   of this  nove l al gorithm   resu lt s in ge ner at ion   of  a  secu rity   toke n  that  will   be   furthe r  s ubje ct ed  to  valid at ion   process.   This  sect io n  will   discuss  a bout  the  m echan ism   ado pte d  in   order  to  e nh a nce   th e  operati ons   unde rtake n  by  e ll ipti cal   cur ve   crypto gr a phy  with  a   pr im e  intenti on   of   le ve ra ging   data  integrity ,  pr ivacy ,  as  we ll   as  con fide ntial it y.  Fo ll ow in g  are  the  desc r ipti on  of im ple m ented  al go rithm .     2.1.    Al go ri thm  for Ge nera t ing S ec urit y  T ok en   In  orde r  t o  m ai ntain  a  bette r  f orm   of   co nfi de ntial it y  of   the  data  as  w el l  as  node ’s  i den ti ty   it   is  essenti al   that  pro po se d  syst e m   sh ould  devel op   s uc h  a  m echan ism   that  cou l d  dynam icall y  per f or m   secure   gen e rati on  of   dig it al   sig natu re.  He nce,  t he   pri m e  resp on sibil it y  of   the   pro po se d  al gor it h m   is  to  ge ne rate  a  highly   dynam i c  and   sec ur e  t ok e n  that  co nsi ste ntly   al te rs  i n  eve ry  com m un ic at io n  proc ess  as  well   as  is  al so   li gh twei ght  in  natu re.  T he  al gorithm   ta kes  th e  input  of  O u   ( uppe r  lim it   of   order),  a  (arbit rar y  v al ue  of  i ntege r  ty pe)   that  after  processi ng   r esults  in  ge nerat ion   of  s tok   (secu rity   tok e n).   The  ste ps   of  the  al gorithm   are  as  fo ll ows:     Algori th m  for  Gener at in g S ecuri ty Toke n   Inpu t : O u   ( uppe r  li m it  o f orde r) ,  a  (arbit rar y  value o f  inte ge r  ty pe)   Out p ut : s t ok   (s ecur it y t oken )   St ar t   1.  i nit O u ,    2.  C hoos e  a 1   3.  C om pu te  θ= p 1   | O u   |   4.   If   θ= 0   5.         Go to St ep - 2   6.   El se   7.        C om pu te  σ 1   σ( b,   θ)   8.    Esti m a te  α=β+ a 1 |O u |   9.   If   α = 0   10.     Go to St ep - 3   11.  El se   12.     Ob ta in  s to k (θ , α)   End       The  al gorithm   sta rts  by  i niti ating   uppe r  li m i t   of  or der  O u   ca ptured   f ro m   the  el li ptica l  curve  (Line - 1) .   The  e xec ution  of   t he  al gorith m   beg ins  by  tr ansm itti ng   sen so r   no de  init ia ti ng   a   com m un ic at ion   with  rec ei vin g  sens or   node.   I n  this  proc ess,   the  first  ste p   is  to  perform   an  ar bitrary  s el ect ion   of  a 1   whose  value  r ang e s   betwee n  1  a nd  (O u - 1)  (Line - 2).  This   is  the   fi rst  novelty   w hich  reduces   co m pu ta ti on al   co m plexiti es  associat e d  with  el li ptica l  curve  c ryptg ra ph y  by  sel ect in g  one  point  wit hin   it s  or der   sc op e  a nd  no t  al l  the  infi nite  nu m ber   of  points   in  it s   cu rv e .  T he   ne xt  ste p  of   im ple m entat ion   is  t o  c om pu te   θ  t ha t  will   be   re quired  i n  ge ner at ion  of   secur it y  to ke n  at   the  e nd  ( Line - 3).Th e   c om pu ta ti on   of  θ  is  ca rr ie d  ou t  by  scal a r  pro du ct   of  posit ion al   inf or m at ion  p 1   and up per lim it of or der in ell ipti cal  cu r ve O u   (Line - 3) .     It  shou l d  be  know n  that  ( p1,   q1)  re presents   the  posit ion al   inf or m at ion   of  a  no de  w hos e  e m pirical   value  is  c on si de red   t o  be  e quivale nt  to  a rb it r ary  integer  val ue  a1  a nd  f unc ti on   of  re fer e nc e  po i nt  f (p f ,  q f ).   T he   functi on  of  re fer e nce  point  is  con si der e d  to  li e  within  the  el li ptica l  c urve  an d  it s  orde r  is  co ns id ered   is   m axi m u m   score  of  O u .  T his m echan ism   con trib utes  to   no vel  am al ga m ation  of n ew  di gital   sign at ure  as   well   as   el li piti cal   cur ve   crypt ogra ph y.  The   ne xt  pa rt  of  im ple m entat ion   is   to  com pu te   an  e ncr y ption  at tribu te   σ   app li ed  on  bea con   ( or   c on t ro l   m essage)   b   an d  com pu te d  va riable  θ  (Li ne - 7) .  It  can  be  al so   note d  that  unde r   any  ci rcu m stan ces,  the  value   of   this  va riabl e  θ  is  con side r ed  as  non - zer o  nu m ber   (Line - 4  a nd   Li ne - 5).  This   process  is  f ollow e d  by  ge ne r at ion   of  prel i m inary  secu rity   t ok e n  α   by  ad di ng   up  a  ne w  var ia ble  β  and   scal ar  pro du ct   of ar bi trary inte ge r va lue a 1   with  uppe r  li m it  o f orde r  O u   in eli ptica l  curve  crypt ogr aph y.     We  perform   th e  evaluati on  of  ne w  va riable  β  as  pr oduct  of   i)  va riable  θ  obta ined   f ro m   Line - 3,   ii )  a n  arb it ra ry  integ er  [ 1  (O u - 1)]   that  is  al ways  c on si der e d  t o  be   it s  pr i vate  ke y,  an d  ii i)  σ 1  obta ined   f ro m   Line - 8.   We  al so   e nsure   that  the  em piri cal   value  of  th e  pr el im ina ry  s ecur it y  tok e n  α   is  al ways  non - zero   a nd   finall y  the   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  8 , N o.   6 ,  Dece m ber   201 8   :   4684   -   4692   4688   al gorithm   le ad s  to  sel ect ion   of   final  set   of  secur it y  tok e n  s tok   acqu ire d  f r om   var ia ble  θ  ob ta ine d  from   Line - 3  and   va riable  α   ob ta ine d  from   Line - 8.   A  cl ose r  lo ok   i nto   t he   ab ov e  al gorithm ic   ste ps   will  s how  t hat  it   hy br id s   the  el li ptica l  c urve  cry ptogra ph y  with  ty pi cal   sign at ure  i n  or der   t o  ge ner at e  a  li ght  weig ht  an d  dynam ic  secur it y  to ken   that  is  require d  to  m ai ntiai n  higher  de gr ee  of   pr i vacy  as  well   as  co nf i de ntial it y.  At  the  sam e   tim e, the  al gorithm  a lso co nt ribu te s  to  m ini m iz at ion  of t he  c om pu ta ti on al   over hea d  as  wel l.     2.2 .   Algori t h m for  Va li d at i ng   th e  Securi t y  T ok en   The  exec utio n  of   this  al gorith m   cou ld  only   beg in  after  s ucc essfu l  ge ne rati on  o f  sec ur it y  t ok e n  by  th e   transm itti ng  sen sor no de.  Th i s g ene rati on  se cur it y t ok e n  is t hen  forwa rd e d t o  receivin g  sensor  no de  w he re th e   the  la tt er  perf or m s  validat io n.   T he  in put  to   this  al go rith m   is  s tok   (secu re  to ken)  a nd   k pub   (pu blic  ke y)  that  resu lt s  in  outc om e  of   V+  /  V -   ( Su cces sf ul/fai le d  validat ion).  T he  i m portant  ste ps   of  the  al gorithm   are  as  fo ll ows:     Algori th m  for  Vali dating  t h e Securit y  T oken   Inpu t : s tok   (sec ur e  to ken), k p ub   ( public key)   Out p ut :  V+ /  V -   (Success f ul / f ai le d vali dat ion)   St ar t   1.   If   k pub ≠0   2.       If   k pub EC   3.        s uccess ful  1 st   sta ge  of  va li dation   4.       En d   5.   En d   6.   If   (θ, α ) Z - 1   Z is intege r   7.        C om pu te  σ 1   σ( b,   θ)   8.        C om pu te  P αf -   β|O u |   9.         If   θ= p 1 |O u |   10.          V + f la g  s tok   as  valid   11.     el se   12.          V - flag  s tok   as  in valid   13 . else I f   14.          V - flag  s tok   as  in valid   15.  End   End     Be fore  try in g  to  unde rsta nd   the  im ple m entat ion   sc hem e  of   t he  ab ove  validat io n  al gorithm ,  it   is   essenti al to u nd erstan d  one i m portant ass um ption  that a receiving  se nsor node m us t hav e a r eplic a o r  acce ss of   public  key  k pub   of   tra ns m itti ng   sens or  node .   Otherw ise ,  thi s  validat ion   ca nnot  be  perfor m ed.   The  c omplet e   process  of   validat ion   of  the  r ecei ved   sec uri ty   tok en  by  the   receivin g  se nsor  node  is  ca rri ed  out  in  tw o  sta ges   viz.  pri m ary  st age  an d  sec onda ry  sta ge.   I n  th e  pr im ary  sta ge,   the  al gorith m   check s  if  the r e  is  pr e sence o f  non - zero   public  ke y  (Line - 1).  In  case  of  non - a va il abili ty   of   no n - ze ro  pu blic  key,  the   com m un ic at io n  is  a borte d  instantl y  sta ti n g  that  it s  extern al   at ta ck  scenario .  H oweve r,  if  it  is   valid  than  it   check s  if  the  nu m erical   valu e   of this  publi c ke y k pub   act ually  r esi de s  within  the r a nges  of ell ipti cal  cu rv e  (Li ne - 2).    This  com plete s  the  pr im ary  validat io n  sta ge .  The  ne xt  ste p  of  the  al go rithm   ta rg et s  to  pe rfor m   seco nd a ry  validat ion   of   obta ined  sec uri ty   tok en  s tok .  F or   t hi s  pu r pose,  it   ensures  t hat  bot h  the  va riables   θ  and  α   sh ould  be  of   integer  ty pe  a s  well   as  their  scop e  has  to  be  m and at or il y  reside  withi n  lowe r  lim it  of   1  an d  higher  li m i t  of   (O u - 1)  (Li ne - 6).  I n  case  of  exp l or at io n  of   non - intege r  va lue  ty pe,   the  a lgorit hm   con siders  i t   equ i valen t  t o  e aves droppin g  or   m essage  ta m eper in g  a nd  there by  it   flag s the  obta ine d  se cur it y  to ken  as   inv al i d  (Line - 14) . Up on con firm ing  that they  ( θ a nd α) ar eo f  inte ge r  ty pe  tha n  the  al gorithm  p erfor m s co m pu ta t ion   of  encr y ption   at tr ibu te   σ 1  by  ap plyi ng   a ny  f orm   o f  crypt ogr aph ic   functi on   on   t he  co ntr ol   m essage  b  a nd   θ .   It   sh oul d  be  note d  that  the  i m ple m ented  functi on   σ  (Lin e - 7)  is  si m il ar  to  t hat  us e d  in  previo us   al gorith m   of   secur it y t oke n gen e rati on.     The  ne xt  valid at ion   ste p  of  the  al gorithm   c al ls  fo r  com puti ng   the  a  sing l e  com m un ic at i on   vecto r  of   po sit io nal  inf orm ation   i.e.  P ,   wh e reP  = (p 1 ,  p 2 ).   It  sho uld   be  note d  t hat  po sit io n  in for m at ion   of   tra nsm it t ing  and   receivi ng   nodes  a re  ( p 1   q 1 )  an d  ( p 2   q 2 )  r especti vely .  T hi s  com pu ta ti on  of   si ng le   c omm un ic at ion   ve ct or   of  po sit io nal  inf orm ation   P  is  em pirically   fo rm ed  to  be  corr esp onding  to  α f -   β|O u |  (Line - 8).  A  cl os e r  lo ok   int o  this  em pirical   form ulati on   wi l  show   that  fir st  com po ne nt  i s  a  scal ar   pr oduct  of  prel i m inary  secu rity   to ken  α  and  f un ct io n  of  re fer e nce  po i nt  f (p f   q f )  w hile  the  sec ond  c om po ne nt  co rresp onds   t o  β  a nd   uppe r  li m i t  of   ord e r   i.e.O u . T he  em pirical  v al ue o f  β is co ns i der e d  sam e as p rod uct of v a riable  θ and an  a rb it r ary inte ger   [ 1  ( O u - 1) ]   that  is  al ways  consi der e d  to   be  it s  pr i vate  ke y.   The  fi nal  ste p  of  vali datio n  of  sec ur it y  to ken   is  ca rr ie d  ou t  by  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N:  20 88 - 8708       FS DA: Fr am e work fo r  Secu r e Data  Ag gr e gati on in W ire le ss S e nsor Net w or k f or  E nhanc ing   ... ( Jyoti  M et an )   4689   check i ng   of   va lue  of   t he  va riable  θ  is  eq uiv al ent  to  p 1 |O u |  (Line - 9).  I f  the  le ft  ha nd  side  of  ex pr ession  exh i bited  in  L ine - 9  is  no t  f ound  eq ui valent   to  righ t  hand   siz e  than  the   al go rithm   con firm s  that  obta ined  se cur it y t oke n i s h ig hly i nval id.    An   i nteresti ng   fact  about  this  al gorithm   con st ru ct io n  is  that  their  false  sta teme nt  pr eci sel y   corres ponds  to   the  at ta ck  sce nar i o  w hich  c ou l d  be ge ner at ed  f ro m   any  node .  He nce,   th e  al gorithm   do esn’t   al low  the  r ou ti ng  to  be  c o nfi r m   and   aborts  t he  c onnecti on  on ce   the  first  s ta ge  of  validat ion  it sel f  fail s.  Hen ce ,  in  a  s m art  m ann er ,  the  al gorithm   of fer s  secu rity   to  i ts  neigh bo rin g  nodes  al so .  More over ,  ow i ng   to  util iz at ion  of  no n - recursi ve  a ppr oach,  t he  al gorithm   of fe rs  si gn ific a nt   ad van ta ge  in   te rm s  of   com m un ic at ion   ef f ic ie ncy   with  reduce d  c om pu ta ti on al   bur de n  a par t  fro m   it s secu rity  capab li ty .       3.   RESU LT   A N ALYSIS    This  sect io n  ou tl ines  t he  ou tc om es  ob ta ined  a fter  im ple m enting  the  pro posed   FSDA  us i ng   MATLAB .  For  this  pur po se ,   we  perform   si m ulati on   stud y  with  1000   sensors  bea ri ng   c onfig ur at i on s  of  MEM SI C  no de s.  T he  sim ulatio n  a rea  is  c on sidere d  to   be   1100 x1300m 2   with  10  m et ers  of  tra ns m issi on   range .   As  the  pro pos ed  stu dy  intr oduce s  a  hy br i d  ap proac h  with  el li ptica l  cur ve  c rypto grap hy  as  well   as  dig it al   sign at ur e  hen c e  it   is  antic ip at ed  to  offe r  li gh twei ght  en crypti on  sche m e  fo r  cl ai m i ng   a n  ef fecti ve   ke y   m anag em ent  s chem e.  This  lig ht weig ht  featur e  ca n  be  onl y  pr ove n  if  the  al go rithm   of fe rs  le ss  com pu ta ti on al   bur den   a nd  e quivale ntly   m ain ta ins  op ti m al  com m un ic at ion   perform ance.  The re fore,  w e  ch oo se   to  c onside r  al gorithm   pr oc essing  ti m e,   end - to - en d  de la y,  ener gy  consum ption ,  and   pac ket  de li ver y  rati o  as  the   perform ance  par am et er.  The  stud y  al so   pe r f or m s  co m par at ive  analy sis  with  the  m os t   fr equ e ntly   i m ple m ented   encr y ption sch e m es o f key  m anag em ent.   The  ou tc om es   cl early   ind ic at es  that  pro pose d  syst em   offer s   sig nific antly   bette r  outc om es  in  com par ison   t o  existi ng   A ES   or   S HA.  Fro m   the  Table  1,   it   can  be  seen  that  pro po s ed  syst em   of fe rs  appr ox im at ely   64 . 67%,  63. 12%,  4.9 4%,   and   60.02%  of   im pr ov em ent  with  res pe ct   to  ov erall   energy  consum ption ,   ov e rall   delay ,  pack et   delive r y  rati o,   a nd  al gorithm   pr oce ssing  tim e.  O wing  to   no n - r ecur si ve  base d  operati on,  FS D A  ex hi bits  l ow e r  al gorithm   pr oces s ing   ti m e   Figu r e  2   an d  it   of fe rs  en hanced  se cur it y  with  faster  res pons e  ti m e  with  inc reasin g  it erati on s .  T his  al so   offer s   co m pl i m entary  ben efit s  to   dela y  factor,   wh ic h   is  fou nd to be e xtrem ely less Fig ur e  3 .        Table  1 .   Su m m ary o f  Pe rce ntage of  I m pr ove m ent   Techn iq u e   Ov erall  en e rgy  Co n su m p tio n  ( %)   Ov erall  D elay  ( % )   Pack et Delive ry  Ratio  ( %)   Alg o rith m  Pr o cess in g   Ti m e  ( % )   AES   3 9 .28   5 1 .54   2 9 .73   4 5 .42   SHA - 2   5 2 .08   4 4 .81   1 4 .77   4 7 .39   FSDA   2 6 .69   3 3 .23   4 9 .44   3 2 .79           Figure  2 .   Com par at ive  ev al ua ti on   of alg or it hm  p ro cessi ng ti m e       The  pro posed   syst e m   al so   m ake  us e  of  fi rs t  order  ra dio  e nergy  m od el   that  esse ntial ly  com pu te s  energy  dissipa ti on   in  or der   t o  fin d  that  FS DA   c onsu m es  le ss  energy  and   he nce  offe r s  netw ork  lo ngevity   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  8 , N o.   6 ,  Dece m ber   201 8   :   4684   -   4692   4690   Figur e  4.  Final ly ,  the  num ber   of  enc ryptio n  s te ps   are   not  m assive  for  wh ic h  reas on  m or e  num ber   of  resou rces   are  a vaila ble  for  lo nger   du rati on  res ulti ng  in   an   ef fec ti ve  res ource  al locat ion .   Thi s  cause s  sig ni ficant  i m pr ovem ent  in  ex plorin g  bette r  c omm u nicat ion   c h a nnel   with   utm os t  secur it y  Fi gure  5.   The   tren d  of  increasin g  patt ern  of  pac ket  delivery  rati o  ov e r  i ncr easi ng  nu m ber   of  ne ighborin g  no des  not  only   s how  it s  bette r  scal abili ty   per form ance  bu t  al so   exh i bits  that  FSDA  offe rs   non - re pudiati on   al ong  wit h  data   in te gr it y,p rivac y  and  c onfide nt ia li t y.  Hen ce ,  app li cabil it y  of  F DSA  is   m or e  f or  a ny  se nsory  a ppli cat ion  that  dem and s  lo nger  te rm   of   secur it y  su r veill ance  ove r  unce rtai n  com m un ic at ion   as  it   offer s  e qual   resi sti vity   perform ance to  m axi m u m  at tack s.           Figure  3 .   Com par at ive  ev al ua ti on   of d el ay           Figure  4 .   Com par at ive  ev al ua ti on   of ene rg y  consum ption           Figure  5 .   Com par at ive  ev al ua ti on   of p ac ket  delivery  rati o   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N:  20 88 - 8708       FS DA: Fr am e work fo r  Secu r e Data  Ag gr e gati on in W ire le ss S e nsor Net w or k f or  E nhanc ing   ... ( Jyoti  M et an )   4691   4.   CONCL US I O N   Secu rity   is  one  of  the  m os t  chall en ging  pro blem s  in  WSN  ir resp ec ti ve  of  m assive  am ou nt  of  researc h  work  beng  ca rr ie d  ou t  ti ll   date.  W e  obse rv e d  that  existi ng  appr oach es  of  key  m anag e m ent   e m ph asi zes  on   sp eci fic  f or m   of   at ta cks  wh i ch  na rro ws  do wn   th e  ap plica bili ty   of   key  m anag em ent  when  th e   at ta ck  scenari o  is  changed.  A t  the  sa m e  time,  we  fi nd   t hat  there  are  m uch   pote ntial   of  us in g  el li ptica l  curv e   cryptosyst em   i n  order  to   ge ne rate  pri vate  ke ys  but  the   pr ocess  is   to o  m uch  rec ursive   and  le ads   to   in creased   m essage  siz e.  At  the  sam e  tim e,  us age  of  di gital   sign at ure   is  no t  t oo   c os t   eff ect ive  owin g  to  it s  dep e nd encies  on   c erti ficat es.   Hen c e,  we  hy br idize   bo t h  el li ptica l  cur ve   crypto syst em   as  well   as  sign at ur e  i n  orde r  t o  const ru ct   a   no vel  al gorithm .  The  stu dy  outc om e  sh ows   that  pro pose d  al gorit hm   of fe rs  sig nifica nt  data   integrity ,  co nfi den ti al it y,  an d  pr i vacy  in  it s  process  a nd  is  fou nd   t o  off er  su it a ble  bal ance  betwee n  su c h  secur it y dem an ds  a nd c omm u nicat ion   pe rform ance.       R E F E R E N C E S   [1]   W .   Os te rha ge ,   W ire le ss   Secur ity ,   CRC Press,   2 016   [2]   T.   Ham za,  G.   K addoum,  A.  Me ddeb  and   G.  Ma ta r ,   "A   Surve y   on  Inte l li g ent   M AC  Lay er   Jam m ing  Atta cks  an d   Counte rm ea sure s  in  WSNs , "  201 6  IEE E  84th  Ve hic ul ar  Te chno l og y   Confer enc e  (VTC - Fall ),   Mo ntre a l,   QC,  pp.   1 - 5,   2016 , .   [3]   A.  Modirkhazen i,   N.   Ithni n   and  O.  Ibra him,  "S e cur e  Mult ipath  Routi ng  Protoco ls  in  W i reless   Sensor  Networks:   A  Secur ity   Surve y  Anal y sis,"  201 0  Second  Inte r nat ion al   Confer enc e  on  Netwo rk  Applic ations,   Protocol s  and   Servic es,   Keda h ,   pp. 228 - 233 ,   20 10   [4]   Shashikal a  and  C.   Kavit ha . ,   "A   surve y   on  sec ure d  routi ng  prot ocol s  for  wire les s  sensor  net wor k, "  Com puti ng   Com m unic at ion  &  Networki ng  T ec hnolog ie s  (IC CCNT),   2012  T hird  Inte rn at ion a l  Confer en ce   on ,   Coim bat ore ,   pp .   1 - 8,   2012   [5]   F.  Khedim,  N.  La bra ou i  and  M .   L ehsa ini,  "D ishonest  re comm enda ti on  at t ac ks  in  wire l ess  sensor  net works :  A   surve y , " 2015  1 2th  In t ern ationa l   S y m posium   on  Program m ing  and  S y stems   (ISP S),  Algi ers,   p p.   1 - 10,   2015   [6]   H.  Yu,  Z .   Shen,   C.   Miao ,   C.   Leung  and  D.  Ni yat o,   "A   Surve y   of  Trust  and  R e puta ti on   Mana g ement  S y st ems   in   W ire le ss   Com muni cations, "  in  P roc ee d ings o f th e  IE EE,  vol .   98 ,   no.   10 ,   pp .   1755 - 1772,   Oct .   2010 .   [7]   R.   Dou  and  G.  Nan,   "O pti m iz in g  Sensor  Network  Covera ge  and  Regi onal   Conn e ct ivit y   in  Industr ia l  IoT  S y stems , "   in  IE EE S y stems   Journal, vol.  11 ,   no.   3,   pp.   1351 - 1360,   Sept .   2017 .   [8]   J.  M.  W il li ams   et   al . ,   "W ea ving  t he  W ire le ss   W eb:   To ward  a  Low - Pow er,   Dense  W ire le ss   Sensor   Network  for  the   Industria l   IoT , " in IE E E  Mi cro wa ve  Maga zi n e, vo l.   18 ,   no .   7 ,   pp .   4 0 - 63,   Nov. - De c.  2017.   [9]   K.  Yang,   D.  Bl aa uw  and  D.  Sy lv este r ,   "H ard ware   Designs  for  Secur ity   in  Ultra - Low - Pow e r  IoT  S y stems :  An  Overvi ew  and  S urve y , "  in  I EE E   Micro,   vo l. 37, n o.   6 ,   pp .   72 - 89 ,   Novem ber /Dec e m ber   2017.   [10]   L.   Chen  e t  al.,   " Robustness,  Secur ity   and  Priva c y   in  Lo cation - B ase d  Services  for  Future  IoT:   A  Surve y , "  in  IEEE   Acc ess,  vo l. 5, p p.   8956 - 8977 ,   2 017.   [11]   Manjuna th ,   B.   E. ,   and   P.  V.   R ao.   "Ba la n ci ng  Tra de   off  b et we en  Dat a  Secu rity   and  Ene rg y   Model  for  W ireless   Sensor Net work. " Int ern at ion al   J ourna l  of   E le c trica l   and   Com puter E ngin ee ring   (IJ ECE )  8 . 2  (2018) :  1048 - 1055.   [12]   Singh,  Pooja,   a nd  R.   K.  Chau han.   "A   Surve y   on  Com par isons  of  Cr y ptogr aphi c  Algor it h m s  U sing  Cert a in  Para m et ers  in   W SN . " Int ern a ti on al   Journa l  of   Ele ct ri ca l   and   Com pute r Engineerin g  7. 4   (2017):  22 32.   [13]   Sukavasi,   Hem a   Gopinat h ,   Lokes h  Kana gala,  an d  Riaz  Shaik .   "S uffic i ent   Auth en ti c at ion   for  Ene r g y   Consum pti on   in  W ire l ess Sensor   Networks."  In te rna ti ona l  Journ al   of   E le c tri c al and Com pute r  En gine er ing  6 . 2  (2 016):  735.   [14]   J.  Meta n,   K  N  Nara sim ha  Murth y ,   “ Group  Key   Mana gement  T ec hniqu e  base d  on  Logi c -   Ke y   Tre e  in  th e  Fiel d   of  W ire le ss   Sensor  Network” ,   Inte r nati onal Journal   of  Comput er  A p pli cations ,   Vol . 1 17,   No.12 ,   Ma y   2015   [15]   G.  W ang,   D.  Ki m   and  G.  Cho,   “ A  sec ure   cl ust er  form at ion  sc heme  in  wire l ess  sensor  net works , ”   Int ern a ti ona l  Journal  of  D istributed  Sensor N e tworks,  pp.   14,   2 012    [16]   P.  Pawani,   C.   Schm it t,   P.  Kum ar,   A.  Gurtov,   an d  M.  Ylia nt tila ,   "P AuthKey :  A  per vasive   aut he nti c at ion  proto c ol   and  ke y   esta bl ishm ent   sche m e  f or  wire le ss   sens or  net works   in  di stribut ed  Io T  ap pli c at ions,"   Inte r nat ion al   Journal   of  Distribut ed   Sensor Net works ,   vo l .   10 ,   no .   7 ,   pp . 35 7 - 430,   2014   [17]   S.  Kang,  C.   J i,   and  M.   H ong,   "S ec ur e  c o ll abor at iv e  k e y  m ana gement   for  d y namic   g roups  in  m obile   net works , "   Journ al   of   Appli ed  M at hemat ic s,   pp.   1 0,   2014   [18]   J.D.  Le e ,   H.  J.  I m ,   W . M.  Kang,   and  J.  H.  Park,   “ Ubi - RKE:  a  rhy thm  ke y   base d  enc r y pt ion  sche m e  for  ubiqui to us  devi c es, "   Math e m at ic a l  Problem s in  Eng ineeri ng,   pp.   8,   2014   [19]   C - M.  Chen,  X.   Zhe ng  and  T - Y.  W u,   “ A  complete  hi era r chi c al  ke y   m an age m ent  sche m e  for   hetero gene ous  wire le s s   sensor ne tworks”,   The Sci en ti f ic World  Journal ,   pp.   13 ,   2014   [20]   G.  C.   C.   F.  Pere ira ,   R ena n  C .   A.   Alves,   F.  L.   d .   Silva ,   R . M.  Az e vedo,   B . C.   Alb e rti ni ,   and  C . B.   Margi,   “ Resea r c h  Artic l e  Perform anc e  Ev al ua ti on  o f  Cr y ptogr aphic  Algorit hm s ove r  IoT  Plat form s a nd  Opera ti ng  S ystems ”,   Hindawi   Secur ity   and   Co m m unic at ion  Ne tworks,  pp.   16,   2 017   [21]   A.  Ibra him  and  G.  DalkJlJç,   “ Res ea rch   Art ic l e  an  Advanc ed  En cr y p ti on  Stand ar d  Pow ere d  Mutual   Authentic at io n  Protocol   Based   on  El l ipt i c  Curv e  Cr y ptogra ph y   for  RF ID,  Proven  on  W ISP ”,   Hindawi  Journal  o f  Sensors ,   pp.   1 0,   2017   [22]   P.  Sarka r   and  S.  Mukherjee,  " Secur e  connect e d  sca l abl e   com bina tori al  KP S  in  W SN :  Dete r m ini stic   m erg in g,   loc a li z at ion , "   38 th  Annua l  IE EE  Confe renc e  on   Local  Comput er  Net works ,   S y dne y ,   NS W ,   2013,   p p.   622 - 629 .   [23]   J.  Qi,   X.  Hu,  Y .   Ma  and  Y.  Su n,   "A   Hy brid  Secur i t y   and  Com pre ss ive   Sensi ng - Based  Sensor  Data   Gathe rin g  Scheme, " i n   IE E E  A ccess ,   vol .   3 ,   pp.   718 - 724,   20 15.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  8 , N o.   6 ,  Dece m ber   201 8   :   4684   -   4692   4692   [24]   J.  W u,   K.  Ota ,   M.  Dong  and  C .   Li,  "A   Hier archic a l  Secur ity   F ramework  for  Defe nding  Ag ai ns t  Sophis ti c at ed   Atta cks  on   W ireless Sensor Ne t works   in  Sm art   Cit ie s,"   in   IEEE Access ,   vol .   4 ,   p p.   416 - 424 ,   201 6.   [25]   Y.  Deng,   L.   W a ng,   M.  El kashl an,   A.  Nallana t han  and  R.   K.  Mall ik ,   "P h y sic al   Lay e r  Secur i t y   in  Thr ee - Ti e r   W ire le ss   Sensor  Networks:  A  S toc hastic  Geom et r y   Appro ac h , "  in   IEEE  Tr ans act ions  on  Information  Forensics   and  Sec uri ty ,   vol .   11 ,   no .   6 ,   pp .   1 128 - 1138,   June   2016.   [26]   I.   A.   Um ar,   Z.   M.  Hana pi,   A.  Sali   and  Z .   A.  Zul kar n ai n,   "Tr uFiX:  A  Config ura ble   Trust - B a sed  Cross - Lay e r   Protocol   for   W ir el ess Sensor Ne t works , " i n   IE EE  Ac c ess ,   vol .   5 ,   p p.   2550 - 2562 ,   2 017.   [27]   J.  Zhu,   Y.   Zou  and  B.   Zhe ng ,   "P h y sical - L a y er  Secur ity   and  Re li ability   C h allen ges  for  Industrial  W ire le ss   Sens or   Networks,"  in   I E EE   Ac c ess ,   vo l.  5,   pp .   5313 - 532 0,   2017 .   [28]   D.  Qin,   S.  Yan g,   S.  Ji a,  Y.  Z hang,   J .   Ma  an d  Q.  Ding ,   "Re sea rch   on   Trust   Sensing  Based   Secur e   Routi n g   Mec hani sm   for W ire le ss   Sensor  Network, " i n   IE EE   Ac c ess ,   vo l.  5,   pp .   9599 - 960 9,   2017 .   [29]   D.  Shin,  V.  Sh arma,   J.  Kim ,   S.  Kw on  and  I.  You,  "S ec ure   and  Eff i cient  Pr otoc ol  for   Rout e  Optimization  in   PM IPv6 - Based  Sm art   Hom e  IoT   Networks,"  in   I EE E   Acce ss ,   vol .   5 ,   pp .   11100 - 1 1117,   2017 .   [30]   Y.  Guan  and  X.  Ge,   "D istri bute d   Secur e   Esti m at i on  Over  W ire le ss   Sensor  Networks Agai nst Ra ndom   Multi cha nne l  Jam m ing  Atta ck s,"  in   I EE E   A cce ss ,   vol. 5, pp. 10 858 - 10870,   201 7.   [31]   H.  Dai,   M .   W a ng,   X.  Yi ,   G.  Yang  and  J.  B a o,   "S ec ure   MA X/MIN   Queri es  in  Two - T ie red   W ire le ss   Sensor  Networks,"  in   I E EE   Ac c e ss ,   vo l.  5,   pp .   14478 - 14 489,   2017 .   [32]   F.  Al - Turj m an,   Y.  Kirsal  Eve r ,   E.   Ev er,   H.  X .   Ngu y en  and  D.  B .   David,   "S ea m les s  Key   Agr ee m e nt  Fram ework  for  Mobile - Sink  in  IoT  Based  Clou d - Cent ri c  Secur ed  Public   Safe t y   Sensor  Networks,"  in   IEEE  A cc ess ,   vol .   5,   pp.   24617 - 24631,   2 017.   [33]   V.  N.  Vo,  T .   G.   Ngu y en ,   C.   So - In  and  D.  B.   Ha ,   "S ec re c y   Perfo rm anc e  Anal y sis   of  Ene rg y   Harv esti ng  W ire l ess  Sensor Net works   W it h  a   Friendly   J amm er, " i n   I E EE   Ac c ess ,   vo l.  5,   pp .   25196 - 25 206,   2017 .   [34]   Yiqin  Lu ,   Jing  Zha i ,   Ronghuan   Zhu,  and  Ji ancheng   Qin,   “ Resea rch   Article   Stud y   of   W ire l ess  Authent i catio n   Cent er   with   Mixed  En cr y pti on   in   W SN ”,   Hindaw i  Publishing   Cor pora ti on   Journal   of  Sensors ,   pp.   7 ,   2016   [35]   J.  Meta n  and  K.   N.  N.  Murth y ,   "Robus t  and  sec ure   ke y   m ana ge m ent   in  W SN   u sing  arb it ra r y   k e y - dep lo y m ent , "   2015  Inte rnatio nal  Confe ren ce  on  Eme rging   Re search  in  El e ct ronics,   Computer  Sci en ce  and  Technol o gy   ( ICER ECT) ,   Mand y a ,   pp .   246 - 25 0,   2015       BIOGR AP H I ES   OF  A UTH ORS        J y oti   Met an   has  rec e ive d  B. E.   fr om   Pune  Univer sit y ,   Pune,   Indi a   in  2002  and  M.T ec h   from   VTU,  Banga lor e,   Indi a  in  2009.   She  joi ned  Depa rt m ent   of  Com pu te r  Scie n ce   &  Engi ne eri ng,   A CS   Coll ege   of  Enginee ring  B anga lo re  as  As sistant   Profess or  since   2012.   Her  rese ar ch   int ere st i ncl ud es   Cr y ptogr aph y ,   W ire le ss   Sensor Net works   and  Secur i t y .   She  is   a Li fe  Mem ber   of the  Indi an  Soci e t y   for  Techni ca l   Ed uca t ion  (ISTE ).          K .   N .   Nara shinha  Murth y   re ceiv ed  his  PhD   fro m   Anaa   Univer s ity ,   Chenn ai,  India   in  2013.   His   rese arc h   area  inc lud es  Im age  proc essing,   W ire le ss   Sensor  Network,   Se cur ity   and  K e y   Mana gm ene t.  At   pre sent  he   is  working  as  a  Prof essor  in  the   d ep art m ent   of  f ac ul t y   of  engi ne eri ng ,   Christ  Univer si t y ,   Ban agl or e, I n dia .   He is   hav ing   m ore   th an  17   y e ars  of  t eachi ng   e xper ie n ce.          Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.