Swarm attestation based on physical unclonable functions
| dc.contributor.advisor | Patsakis, Constantinos | |
| dc.contributor.advisor | Πατσάκης, Κωνσταντίνος | |
| dc.contributor.author | Ioannis, Siachos | |
| dc.contributor.author | Ιωάννης, Σιάχος | |
| dc.date.accessioned | 2026-03-13T16:36:24Z | |
| dc.date.available | 2026-03-13T16:36:24Z | |
| dc.date.issued | 2026-02 | |
| dc.identifier.uri | https://dione.lib.unipi.gr/xmlui/handle/unipi/19005 | |
| dc.description.abstract | Η εξάπλωση του Διαδικτύου των Πραγμάτων (IoT) σε υποδομές ζωτικής σημασίας απαιτεί επεκτάσιμες και ασφαλείς μεθόδους για την επαλήθευση της ακεραιότητας των συσκευών. Ωστόσο, οι υπάρχοντες μηχανισμοί πιστοποίησης συχνά αποτυγχάνουν να καλύψουν αυτές τις ανάγκες, αντιμετωπίζοντας περιορισμούς στην επεκτασιμότητα, επιβάλλοντας υψηλό υπολογιστικό κόστος σε συσκευές με περιορισμένους πόρους, στερούμενοι ιδιωτικότητας για ευαίσθητα χαρακτηριστικά και παραμένοντας ευάλωτοι σε κβαντικούς αντιπάλους. Αυτή η διατριβή προτείνει ένα νέο, ιεραρχικό πρωτόκολλο πιστοποίησης σμήνους (swarm attestation) σχεδιασμένο για την αντιμετώπιση αυτών των προκλήσεων. Βασισμένο εξ ολοκλήρου σε συμμετρικά κρυπτογραφικά πρωτόκολλα, το σχήμα αξιοποιεί Φυσικές Μη Κλωνοποιήσιμες Συναρτήσεις (PUFs) ως ρίζες εμπιστοσύνης σε επίπεδο υλικού, Υπογραφές Μιας Χρήσης Winternitz (WOTS+) για μετα-κβαντικές υπογραφές, και μια ένθετη δομή δέντρων Merkle για αποδοτική ομαδοποίηση και ιδιωτικότητα. Κύρια συνεισφορά αυτής της εργασίας είναι η επίτευξη εμπιστευτικότητας χαρακτηριστικών (attribute confidentiality), η οποία επιτρέπει σε έναν επιβεβαιωτή να επιβεβαιώσει ότι οι συσκευές σε ένα σμήνος συμμορφώνονται με μια απαιτούμενη πολιτική, χωρίς να μαθαίνει την πραγματική κατάσταση κάθε μεμονωμένης συσκευής. Το πρωτόκολλο διασφαλίζει επίσης επεκτασιμότητα μέσω εξαιρετικά αποδοτικής επαλήθευσης και παρέχει ιχνηλασιμότητα για τον εντοπισμό μη συμμορφούμενων συσκευών. Παρέχουμε μια ανάλυση ασφάλειας αυτών των ιδιοτήτων και αξιολογούμε την απόδοση του πρωτοκόλλου, αναλύοντας τόσο την υπολογιστική πολυπλοκότητα όσο και την επιβάρυνση στην επικοινωνία σε σύγκριση με σύγχρονα σχήματα. Το αποτέλεσμα είναι ένα πρακτικό και αποδεδειγμένα ασφαλές πλαίσιο για τη διαχείριση της εμπιστοσύνης σε μεγάλης κλίμακας, περιορισμένων πόρων περιβάλλοντα IoT, όπου η μακροπρόθεσμη ασφάλεια και η ιδιωτικότητα των δεδομένων είναι υψίστης σημασίας | el |
| dc.format.extent | 48 | el |
| dc.language.iso | en | el |
| dc.publisher | Πανεπιστήμιο Πειραιώς | el |
| dc.rights | Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα | * |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/ | * |
| dc.title | Swarm attestation based on physical unclonable functions | el |
| dc.title.alternative | Συμπλεγμένη πιστοποίηση βασισμένη σε φυσικά μη-κλωνοποιήσιμες συναρτήσεις | el |
| dc.type | Master Thesis | el |
| dc.contributor.department | Σχολή Τεχνολογιών Πληροφορικής και Επικοινωνιών. Τμήμα Πληροφορικής | el |
| dc.description.abstractEN | The proliferation of the Internet of Things (IoT) in critical infrastructure demands scalable and secure methods for verifying device integrity. Existing attestation mechanisms, however, often fail to meet these needs, facing limitations in scalability, imposing high computational costs on resource-constrained devices, lacking privacy for sensitive device attributes, and remaining vulnerable to quantum adversaries. This thesis proposes a novel, hierarchical swarm attestation protocol designed to address these challenges. Built entirely from symmetric-key primitives, the scheme leverages Physical Unclonable Functions (PUFs) as hardware roots of trust, Winternitz One-Time Signatures (WOTS+) for post-quantum signing, and a nested Merkle tree structure for efficient aggregation and privacy. A principal contribution of this work is the achievement of attribute confidentiality, which allows a verifier to confirm that devices in a swarm adhere to a required policy without learning the actual state of any individual device. The protocol also ensures scalability through highly efficient verification and provides traceability for identifying non-compliant devices. We provide a security analysis of these properties and evaluate the protocol's performance, analyzing both computational complexity and communication overhead in comparison to state-of-the-art schemes. The result is a practical and provably secure framework for managing trust in large-scale, constrained IoT environments where long-term security and data privacy are paramount. | el |
| dc.contributor.master | Κυβερνοασφάλεια και Επιστήμη Δεδομένων | el |
| dc.subject.keyword | Swarm attestation | el |
| dc.subject.keyword | Cryptography | el |
| dc.subject.keyword | Physical unclonable function | el |
| dc.date.defense | 2026-02-04 |
Αρχεία σε αυτό το τεκμήριο
Αυτό το τεκμήριο εμφανίζεται στις ακόλουθες συλλογές
-
Τμήμα Πληροφορικής
Department of Informatics
Εκτός από όπου διευκρινίζεται διαφορετικά, το τεκμήριο διανέμεται με την ακόλουθη άδεια:
Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα
Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα