A provably secure authentication framework for quantum-safe message transmission in wireless sensor networks

无线传感器网络（WSNs）已被广泛部署，以促进对其环境的持续监测，因为它们收集必要的数据，从而实现自主决策或预测控制。因此，这些网络在智能农业、军事、工业自动化和医疗保健等领域得到了应用。在传感器之间或传感器与移动汇聚节点之间的消息传输过程中，采用了公共通信信道。这使得所收集的数据面临多种安全威胁，如篡改、窃听和重放攻击。尽管近年来针对这一生态系统已开发出众多安全框架，但当前大多数解决方案在面对会话劫持、侧信道攻击、临时秘密泄露和量子攻击等威胁时仍显得无能为力。本文利用格密码学为无线传感器网络开发了一种有效的认证框架。形式化安全分析证实了我们的协议在随机预言机模型（ROM）下的稳健性。此外，广泛的语义安全分析表明，所提出的框架能够抵御典型的攻击，如拒绝服务、密钥泄露和伪造攻击。在性能方面，我们展示了所开发的框架与同类框架相比，计算和能量开销略低。