Journal of Advanced Navigation Technology (한국항행학회논문지)

The Korean Navigation Institute (한국항행학회)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

An Authentication Management using Biometric Information and ECC in IoT-Edge Computing Environments

IoT-EC 환경에서 일회용 생체정보와 ECC를 이용한 인증 관리

  • Seungjin Han (Department of Software Convergence, KyungIn Women's University)
  • 한승진 (경인여자대학교 소프트웨어융합학과)
  • Received : 2024.01.05
  • Accepted : 2024.02.24
  • Published : 2024.02.28
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

It is difficult to apply authentication methods of existing wired or wireless networks to Internet of Things (IoT) devices due to their poor environment, low capacity, and low-performance processor. In particular, there are many problems in applying methods such as blockchain to the IoT environment. In this paper, edge computing is used to serve as a server that authenticates disposable templates among biometric information in an IoT environment. In this environment, we propose a lightweight and strong authentication procedure using the IoT-edge computing (IoT-EC) system based on elliptic curve cryptographic (ECC) and evaluate its safety.

IoT (Internet of Things)장치들은 열악한 환경, 저용량, 저성능 프로세서로 인해 기존의 유선망이나 무선망의 인증 방법을 적용하기가 어렵다. 특히 블록체인과 같은 방법을 IoT 환경에 적용하기에는 많은 문제점이 있다. 본 논문에서는 IoT 환경에서 생체정보 중 일회용 템플릿의 인증을 수행하는 서버 역할을 위해 엣지 컴퓨팅을 이용한다. 이와 같은 환경에서 ECC (elliptic curve cryptographic)를 기반으로 IoT-EC(edge computing) 시스템을 활용하여 가볍고 강한 인증 절차를 제안하고 이에 대한 안전성을 평가한다.

Keywords

Ⅰ. 서론

IoT는 많은 기기들을 연결하는 방법이자 열악한 환경에서 정보를 획득하고 이를 전달함으로써 다양한 분야에서 활용되고 있다. 그러나 IoT 장치의 특성상 저용량, 낮은 프로세서 성능으로 인해 다양한 공격에 대한 취약점이 보고되고 있고 이와 같은 공격에 대한 대처로 ECC[1]-[4], EC[4]-[6] 그리고 블록체인을 이용하여 대상을 인증하도록 하는 방법이 제안되었다[7]-[9]. 또한 최근에는 생체 정보를 이용하여 보다 간단하면서 강력한 사용자 인증 방법이 제안되었다[8],[10],[11].

본 논문에서는 IoT-EC 환경에서 [2]를 기반으로 하면서 제 3자 기관이나 등록센터를 이용하지 않고 일회용 생체정보와 ECC를 이용하여 IoT 장치에서도 동작이 가능한 경량 인증 프로토콜을 제안한다. 제안한 프로토콜은 제 3자 기관이나 중앙의 통제가 힘든 재난 지역이나 인프라가 미흡한 분쟁 지역에서 적용이 가능하다.

Ⅱ. 관련 연구

IoT 환경에서 다양한 공격을 완화하기 위한 방법으로 사용되는 방법과 이에 대한 문제점 및 보완점에 대해서 기술한다.

2-1 ECC

ECC는 IoT 네트워크에서 보안 공격을 완화하기 위한 새로운 접근 방식으로 연구되고 있다[1]-[4]. ECC는 공개 키를 교환하여 공용 네트워크를 통해 데이터를 안전하게 전송하는 데 사용되는 비대칭 암호화 기술이다. 근본적인 복잡한 문제를 해결하기 위한 알고리즘의 개선으로 인해 RSA(Rivest Shamir Adleman) 피연산자의 길이는 128비트의 보안 수준에 대해 3072비트로 증가하지만 ECC는 동일한 보안 수준에 대해 256 비트로 달성할 수 있다. 표 1은 ECC와 RSA를 비교한 표이다. ECC는 데이터 전송 기밀성, 데이터 인증 및 신뢰성, 부인 방지 측면에서 강력한 정보통신 솔루션을 제공한다 [12], [13].

표 1. ECC와 RSA 비교

Table 1. Comparison between ECC and RSA.

HHHHBI_2024_v28n1_142_t0001.png 이미지

타원곡선 암호 시스템에서는 다음과 같은 3가지 수학적 어려움을 이용하는 암호 기술이다[14]. 여기서 P는 타원곡선에서의 포인트 값이다.

1) ECDLP (elliptic curve discrete logarithm problem)는 z=xP에서 z와 P를 알더라도 x를 알아낼 수 없는 특징

2) ECCDHP (elliptic curve computational Diffie-Hellman problem)는 xP, yP 값을 알아도 xyP 값을 알아낼 수 없는 특징

3) ECDDHP (elliptic curve decisional Diffie-Hellman problem)는 zP = xyP 일 때, zP로부터 xP, yP를 알 수 없는 특징이 있다.

본 논문에서는 xP에서 x와 P 간 타원곡선 연산을 ㆍ로 표시한다. 예를 들어, ECDDHP는 타원곡선연산 ㆍ 상에서 zㆍP = xㆍyㆍP에서 공격자가 zㆍP 값을 알더라도 xㆍP 값과 yㆍP 값을 알아낼 수 없다는 것을 뜻한다.

참고문헌 [1]은 IoT-Edge와 클라우드 서버 환경에서, 참고문헌 [3]은 스마트 그리드에서 계층적으로 IoT 장치와 안전하게 통신할 수 있도록 ECC 적용을 제안하였다.

참고문헌 [2]에서 제안하는 내용 중 ECCbAP[2]의 절차에서 3군데의 오류가 있다. 본 논문에서는 참고문헌 [2]의 내용을 기반으로 하되 오류 부분을 수정하고 일회용 생체 정보를 추가로 적용하여 새로운 인증 방법을 제안한다.

참고문헌 [4]에서는 CPA (chosen plaintext attack) 및 CCA (chosen ciphertext attack)와 같은 여러 암호화 공격에 저항하기 위해 평문의 타원 곡선에 대한 매핑 단계를 향상하여 인증된 암호화 (AE; authenticated encryption)를 제공하는 테스트되고 신뢰할 수 있는 체계를 제안하였다.

2-2 EC 기반의 IoT에서의 블록체인 동작

IoT 장치들은 트랜잭션 생산자가 되며, IoT 게이트웨이와 엣지 컴퓨팅 장치들은 트랜잭션의 유효성 검증 및 블록을 생성하는 피어로 동작한다. 컴퓨팅 파워가 충분하지 못한 IoT 장치들은 블록체인의 노드로 동작하기 힘들다. 따라서 충분한 컴퓨팅 자원을 가진 엣지 컴퓨팅 장치는 블록 채굴을 위한 합의 알고리즘을 수행하고, 채굴한 블록을 블록체인 네트워크에 배포하여 최종적으로 블록체인을 생성하고 있다[7]-[9].

IoT 장치들이 접속하여 이를 관리하는 네트워크에 배치되는 엣지 컴퓨팅 장치로부터 컴퓨팅 자원을 임대하여 채굴을 할 수 있도록 하고 있다.

2-3 IoT 환경에서 생체 정보를 이용한 인증 관리

참고문헌 [8]에서는 Shamir’s secrete sharing (SSS) scheme과 생체 정보를 이용하여 개인 키의 백업 및 복구 방안을 제안하였고, 사용자의 생체 정보를 사용하여 OTT (one time template)를 생성하고 이를 이용하여 블록체인에 백업된 개인 키 복구를 제안하였다. 또한 공격자가 한 개의 저장소에서 원본 데이터를 확보해도 임계치 이상의 데이터를 확보해야 복원이 가능하기 때문에 임계치 미만의 데이터로는 개인 키 복원은 원천적으로 불가능하다는 것을 보였다.

참고문헌 [10]에서는 웨어러블 IoT 기기의 보안 취약점을 인식하고, 신체를 통해 생체 신호 값을 가지고 PUF (physical unclonable function))의 동작을 구현하여 인증키를 관리하는 보안 인증 방식에 대해 제안하고 동적 인증키 관리 구조를 설명하였다.

Ⅲ. 일회용 생체정보와 ECC를 이용한 인증 관리

그림 1은 본 논문에서 제안하는 방법으로 사용자는 최초 한번 EC에 자신의 생체 정보와 사용자 ID를 등록한다.

HHHHBI_2024_v28n1_142_f0001.png 이미지

그림 1. 제안하는 시스템의 개략도

Fig. 1. Overview of proposed system.

이후 사용자는 적법하게 등록 과정이 완료된 IoT 장치를 통해 자신의 생체 정보를 인식시킨다. IoT 장치는 획득한 생체 정보를 통해 OTT를 생성한 후 즉시 생체 정보 원본을 삭제한다. OTT는 ECC를 이용하여 공격자가 알 수 없게 암호화되어 EC로 전달되고 EC는 프라이빗 블록체인으로 구성된 EC의 각 저장소에서 사용자의 OTT를 검색한 후 비교하여 사용자를 인증한다. 사용자가 적법하다면 OTT 토큰을 갱신하여 사용자가 인증을 요청한 IoT 장치를 통해 갱신한다. 여기서 OTT 생성 및 갱신 방법은 [11]을 따른다.

사용자 인증으로 사용하는 생체 정보는 원본이 노출이 된다면 대체가 불가능하기 때문에 본 논문에서는 [8]에서 기술한 취소가능한(cancellable) 생체 정보를 위해 단방향 (one-way)이면서, 되돌릴 수 없는(irreversible) 함수를 사용하여 특징을 변환하기 위해 카르테시안 변환(Cartesian transformatuon)[15]을 적용한다고 가정한다.

본 논문에서 제안하는 내용을 간단하고 명확하게 하기 위해 표 2와 같이 기호를 정의한다.

표 2. 기호

Table 2. Notations

HHHHBI_2024_v28n1_142_t0002.png 이미지

3-1 등록 단계

알고리즘 1은 EDi가 자신이 속한 EC(EDi)에 등록하는 과정이다. 난수를 발생시키고 PEIDi, PUIDi를 생성한 후 EC(EDi)로 전송한다.

알고리즘 2는 EDi로부터 PEIDi, PUIDi를 수신한 EC(EDi)는 난수를 발생시킨 후 EC(EDi)만의 식별자 EC(EDi)EK(본 논문에서는 특정 블록체인의 키)와 타원곡선의 포인트 값 P를 이용하여 CKi를 생성한다. EIDi와 세션 타이머 STi를 이용하여 CK′i를 생성한 후 EDi에 전송한다. 이후 EC(EDi)는 PEIDi, PUIDi, STi, CKi를 저장한다. 여기서, EDi와 EC(EDi) 간에 세션 타이머(STi)을 두어 주기적으로 EDi와 EC(EDi)간에 상호 인증을 하도록 한다.

알고리즘 1에서 EDi는 EC(EDi)로부터 CK′i를 수신한 후 PEIDi, PUIDi와 함께 저장한다.

표 3. EC(EDi)에 EDi 등록 - EDi

Table 3. A EDi registers with EC(EDi) - EDi

HHHHBI_2024_v28n1_142_t0003.png 이미지

표 4. EC(EDi)에 EDi 등록 - EC(EDi)

Table 4. A EDi registers with EC(EDi) - EC(EDi)

HHHHBI_2024_v28n1_142_t0004.png 이미지

3-2 OTT를 이용한 사용자 인증 단계

OTTi를 이용하여 사용자를 인증하는 과정을 EDi와 EC(EDi) 측에서 각각 알고리즘 3과 4를 통해 설명한다.

여기서, OTT 생성, 사용자 등록 및 초기화, OTT를 이용한 사용자 인증의 서버 측 과정, 클라이언트의 OTT 탬플릿 갱신, OTT token 갱신은 [11]을 따른다.

표 5. OTTi를 이용한 인증 - EDi

Table 5. Authentication using OTTi - EDi

HHHHBI_2024_v28n1_142_t0005.png 이미지

알고리즘 3에서 사용자는 EDi의 센서를 통해 생체 정보(Bi를 제공하고 EDi는 이를 이용하여 OTTi를 생성한 후 즉시 획득한 Bi를 삭제한다. EC(EDi)로 PPEIDi, PPUIDi, Q1, Q2를 생성하여 전송한다.

표 6. OTTi를 이용한 인증 - EC(EDi)

Table 6. Authentication using OTTi - EC(EDi)

HHHHBI_2024_v28n1_142_t0006.png 이미지

EDi로부터 PPEIDi, PPUIDi, PPOTTi, Q1, Q2를 수신한 EC(EDi)는 알고리즘 4에서 각각의 조건에 맞는 PPEIDi, PPUIDi, CKi를 검색하고, 세션 타이머가 만료가 되었는지 검증한다. \(\begin{align}Q_{2}^{\prime} \stackrel{?}{=} Q_{2}\end{align}\)를 만족하면 UIDi의 OTTi를 검색한다. \(\begin{align}POTT_{i} \stackrel{?}{=} OTT_{i}\cdot G\end{align}\)를 만족하면 EDi로 OTT 토큰을 갱신하기 위한 난수(Q3)와 Q5를 전송한다.

Q3와 Q5를 수신한 EDi는 Q4를 제외한 Q5를 계산하여 적법한 EC(EDi)가 전송한지를 검증한다. Q4로부터 Ri를 계산한 후 이를 이용하여 OTT 토큰을 갱신한다.

Ⅳ. 보안성 평가

본 논문에서 제안하는 방법의 안전성 검증은 그림 2의 각 단계에서 사용자가 사용하는 EDi와 EC(EDi)에서 주고 받는 메시지의 보안성을 [2]와 비교하여 재생(replay) 공격, 가장(impersonation) 공격, 추적 가능성(traceability) 공격, 메시지 무결성 message integrity) 공격, 위·변조(tampering) 공격 형태로 평가한다.

HHHHBI_2024_v28n1_142_f0002.png 이미지

그림 2. 안전성 검증

Fig. 2. Safety verification.

그림 2에서 ①과 ② 단계에 대해서 보안성 평가를 하고 ③ 단계는 사용자에게 OTT 토큰 갱신을 위한 난수를 전달하는 단계이므로 보안성 평가에서는 제외한다.

4-1 재생 공격(Replay attack)

재생 공격을 위해 공격자는 성공적인 세션에서 EDi와 EC(EDi)간에 전달된 메시지를 저장하고 이를 이용하여 EDi 또는 EC(EDi)와 직접 접촉을 시도한다.

EDi와 EC(EDi)는 각 세션에 무작위로 난수를 생성하고 도청된 세션은 이후 STi로 인해 이후 세션에서 쓸모가 없으므로 현실적으로 불가능하다. 그러나 [2]에서는 경우에 따라 Vi = PIDi × P3를 통해 Vi 재생이 가능하다. 이는 이전의 세션을 통해서 얻은 Vi이지만 Vi = V′i인 경우가 발생할 수 있다. 이런 경우라면 재생 공격이 가능하다.

또한 본 논문에서는 인증 수단인 생체 정보는 OTT를 사용하고 있기 때문에 재사용이 불가능하다.

4-2 가장 공격(Impersonation attack)

EDi 가장 공격을 하기 위해서는 공격자는 EC(EDi)와의 세션에서 유효한 PPEIDi, PPUIDi, POTTi, Q1, Q2를 보내야 한다. 따라서 EDi가 성공적으로 가장(impersonation)하기 위해서는 공격자가 유효한 PPEIDi, PPUIDi, POTTi, Q1, Q2를 계산해야 하는데 이는 난수 X3, P, OTTi를 모르면 실현 불가능하며 PPEIDi, PPUIDi, POTTi, Q1, Q2를 결정하기 위해 공격자는 타원 곡선을 통해 xP에서 x를 추출하는 hard problem을 해결해야 하는데 이는 실현 불가능하다. 따라서 adversary는 Di를 가장할 수 없다.

EC(EDi)를 가장하려면 EDi가 PPEIDi, PPUIDi, POTTi, Q1, Q2를 전송할 때 공격자는 유효한 Q3, Q5를 반환해야 한다. 공격자가 알고리즘 4의 12번 라인에서처럼 CKi, PEIDi, PUIDi, X4, X3, P를 모른다면 유효한 Q3, Q5를 반환하는 것은 불가능하다.

4-3 추적성 공격(Traceability attack)

추적성 공격을 구현하려면 공격자는 EC(EDi) 또는 EDi에서 전송된 메시지에 사용되는 값이 필요하다. 본 논문의 모든 단계에서 사용하는 메시지들은 X1, Y1과 같이 새로운 값으로 무작위화되기(randomized) 때문에 추적성 공격이 불가능하다.

4-4 메시지 무결성 공격(Message integrity attack)

ECC는 비대칭 암호 방식이기 때문에 암호화 후 공격자가 메시지를 변경한다면 암호문의 그림의 단계 ②에서 조건이 성립되지 않는다.

4-5 중간자 공격(Man-In-The-Middle attack)

가장 공격에서 설명한 것처럼 중간자 공격을 위해서는 공격자가 PPEIDi, PPUIDi, POTTi, Q1, Q2와 CKi, PEIDi, PUIDi, X4, X3, P를 생성해야 한다. 공격자가 올바른 각 항목을 재생산하는 것은 불가능하고, 특히 OTT를 재생산하는 것이 불가능하다.

4-6 위·변조 공격(Tampering attack)

사용자의 원본 생체 정보(Bi)는 알고리즘 3의 8번처럼 OTT를 생성한 후 사용자 단말기에서 바로 삭제하기 때문에 공격자는 정보를 위·변조 하더라도 인증에 필수적인 생체 정보(Bi)를 복구할 수 없다.

그림 2의 각 단계를 공격하기 위해서는 공격자는 PPEIDi, PPUIDi, POTTi, Q1, Q2와 CKi, PEIDi, PUIDi, X4, X3, P를 알아야 한다. 따라서, 공격자가 전송 중인 메시지를 중간에 가로챈다 하더라도 각 단계의 메시지를 위·변조할 수 없다.

표 6은 참고문헌 [2]의 결과를 토대로 위·변조 공격을 추가했고 본 논문의 결과는 개선된 프로토콜이 허용 가능한 수준의 보안을 가지고 있으며 IoT 응용 프로그램에 대한 인증 프로토콜의 보안 요구 사항을 충족할 수 있음을 보여준다.

표 6. 제안 방식과 타 프로토콜과의 암호 기능과 보안성 비교[2]

Table 6. Encryption function and security comparison of the improved protocol to other protocols[2].

HHHHBI_2024_v28n1_142_t0007.png 이미지

P1: Traceability attack; P2: Impersonation attack; P3: Replay attack; P4: Message Integrity attack; P5: Man-in-the-middle attack; P6: Tampering attack

✓ Resistant ✖: Non-resistant ▲: Partially resistant

Ⅴ. 결론 및 추후 연구

본 논문은 ECC의 특징을 이용하여 저성능의 IoT 환경에서 장치를 안전하고 가볍게 등록하고, 사용자의 OTT를 이용하여 강력하면서 가볍게 인증할 수 있는 방법을 제안하였다.

본 논문이 비록 [2]의 알고리즘을 일부 이용하였으나 [2]의 내용 중 잘못된 내용을 바로 잡으면서 사용자의 일회용 생체 정보를 추가하여 보다 안전한 인증 메커니즘을 제안하였다.

보안성 분석을 통해 보안 특성이 우수하고, 다양한 공격에 대해 안전함을 보였다. 또한 공격자가 EDi와 EC(EDi)가 주고 받는 메시지의 내용을 안다고 해도 인증 때마다 바뀌는 사용자의 일회용 생체 정보를 알 수 없기 때문에 기존의 방법에 비해 안전하다.

추후 연구과제로는 ECC와 생체 정보를 이용하여 Pervasive Computing 환경에서 블록체인에 참여하는 노드가 다른 지역으로 이동하거나 새롭게 들어왔을 때 블록체인 기능이 가능하도록 하는 방법을 연구할 계획이다. 이는 소규모 선단이나 인프라가 열악한 지역에서 블록체인의 노드가 빈번하게 변경되는 경우에 적용이 가능할 것이다.

Acknowledgments

이 논문은 2021년도 정부(교육부)의 재원으로 한국연구재단 기본연구사업의 지원을 받아 수행된 연구임 (No.2021R1F1A1048973)

References

  1. E. Gyamfi, J. A. Ansere, and L. Xu, "ECC based lightweight cybersecurity solution for IoT networks utilising multi-access mobile edge computing," in Proceeding of the 38th Annual International Symposium on Computer Architecture, Rome: Italy, pp. 10-13, June 2019. 
  2. S. Rostampour, M. Safkhani, Y. Bendavid, and N. Bagheri, "ECCbAP: A secure ECC-based authentication protocol for IoT edge devices," Pervasive and Mobile Computing, Elsevier, Vol. 67, pp. 1-16, Sep. 2020. 
  3. A. Das, M. Wazid, A. R. Yannam, J. Rodrigues, and Y. Park, "Provably secure ECC-based device access control and key agreement protocol for IoT environment," IEEE Access, Vol. 7, pp. 55382-55397, Apr. 2019. 
  4. H. AlMajed and A. AlMogrenet, "A secure and efficient ECC-based scheme for edge computing and internet of things," MDPI Sensors, Vol. 20, No. 21, pp. 1-31. [Online] Available: https:// www.mdpi.com/1424-8220/20/21/6158 
  5. S. Garg, K. Kaur, G. Kaddoum, P. Garigipati, and G. S. Aujlaet, "Security in IoT-driven mobile edge computing: new paradigms, challenges, and opportunities," IEEE Network, Vol. 35, Issue 5, pp. 293-305, Sep/Oct. 2021. 
  6. J.-Y. Choi, "A study on the application of blockchain to the edge computing-based Internet of Things," Journal of Digital Convergence, Vol. 17, No. 12, pp. 219-228, Dec. 2019. 
  7. W. Choi, S Kim, and K Han, "Blockchain-based lightweight mutual authentication protocol for IoT systems," Journal of the Korea Society of Computer and Information, Vol. 25, No. 1, pp. 87-92, Jan. 2020. 
  8. S. Han, "A study on the private key backup and restoration using biometric information in blockchain environment," Journal of the Korea Society of Computer and Information, Vol. 28, No. 3, pp. 59-66, Mar. 2023.  https://doi.org/10.9708/JKSCI.2023.28.03.059
  9. H. Park, M Kim, and J Seo, "IoT multi-phase authentication system using token based blockchain," KIPS Transactions on Computer and Communication Systems, Vol. 8, No. 6, pp. 139-150, Jun. 2019.  https://doi.org/10.3745/KTCCS.2019.8.6.139
  10. G. J. Yoon et. al, "Advanced IoT platform using bio-inspired dynamic authentication key management," in Proceeding of KICS Winter Conference 2020, Yongpyong: Korea, pp. 832-833, Oct. 2020. 
  11. TTA, Biometric authentication framework based on one-time template, Telecommunications Technology Association: Korea, TTA Standard TTAK.KO-12.0098, 2008. 
  12. C. -C. Chang and H. -D. Le, "A provably secure, efficient, and flexible authentication scheme for Ad Hoc wireless sensor networks," IEEE Transactions on Wireless Communications, Vol. 15, No. 1, pp. 357-366, Jan, 2016. 
  13. A. G. Reddy, A. K. Das, E.-J. Yoon, and K.-Y. Yoo, "A secure anonymous authentication protocol for mobile services on elliptic curve cryptography," IEEE Access, Vol. 4, pp. 4394-4407, 2016. 
  14. K. Lauter, "The advantages of elliptic curve cryptography for wireless security," IEEE Wireless communications, Vol. 11, No. 1, pp. 62-67, Feb, 2004. 
  15. M. Aydar, S. C. Cetin, S. Ayvaz, and B. Aygun, "Private key encryption and recovery in blockchain," arXiv, 1907.04156v1 [cs.CR], Jul 2019. 
  16. Y. P. Liao and C.-M. Hsiao, "A secure ECC-based RFID authentication scheme integrated with ID-verifier transfer protocol," Ad Hoc Networks, Vol. 18, pp. 133-146, Mar. 2013. 
  17. S. Kalra amd S. K. Sood, "Secure authentication scheme for IoT and cloud servers", Pervasive and Mobile Computing, Elsevier, Vol. 24, pp. 210-223, Dec. 2015. 
  18. C. Chang, H.-L Wu and C.-Y. Sun, Notes on ''Secure authentication scheme for IoT and cloud servers,'' Pervasive and Mobile Computing, Elsevier, Vol. 38, Part 1, pp. 275-278, Jul. 2017. 
  19. S. Kumari, M. Karuppiah, A. Das, X. Li, F. Wu, and N. Kumaret, "A secure authentication scheme based on elliptic curve cryptography for IoT and cloud servers," The Journal of Supercomputing, Springer, Vol. 74, pp. 6428-6453, Apr. 2017. 
  20. K. Wang, C.-M. Chen, W. Fang, and T.-Y. Wu, "A secure authentication scheme for Internet of Things," Pervasive and Mobile Computing, Elsevier, Vol. 42, pp. 15-26, Dec. 2017.