Contents
Part I Introduction
1 Emerging Security Challenges for Ubiquitous Devices .. . . . . . . . . . . . . . . .
3
Mirosław Kutyłowski, Piotr Syga, and Moti Yung
1.1 Introduction .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
1.2 Malicious Devices and Watchdog Concept . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
1.2.1 Attacks by Malicious Devices . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
1.2.2 Active Watchdog Concept.. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
1.2.3 Solution Strategy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6
1.3 Privacy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.3.1 Symmetric Protocols and Deniability .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.3.2 Identity Hiding with Random Key Predistribution .. . . . . . . 12
1.3.3 Overloading Identifiers .. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.3.4 Pairwise Keys Evolution . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.3.5 Transmission with Errors.. . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
1.4 Conclusion and Future Directions .. . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Part II Lightweight Cryptographic Primitives
2 Catalog and Illustrative Examples of Lightweight
Cryptographic Primitives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Aleksandra Mileva, Vesna Dimitrova, Orhun Kara,
and Miodrag J. Mihaljevi´ c
2.1 Introduction .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.2 Catalog of Lightweight Cryptographic Primitives .. . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.2.1 Block Ciphers .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.2.2 Stream Ciphers.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.2.3 Hash Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
2.2.4 Message Authentication Codes . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
2.2.5 Authenticated Encryption Schemes. . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
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Part I Introduction
1 Emerging Security Challenges for Ubiquitous Devices .. . . . . . . . . . . . . . . .
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Mirosław Kutyłowski, Piotr Syga, and Moti Yung
1.1 Introduction .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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1.2 Malicious Devices and Watchdog Concept . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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1.2.1 Attacks by Malicious Devices . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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1.2.2 Active Watchdog Concept.. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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1.2.3 Solution Strategy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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1.3 Privacy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.3.1 Symmetric Protocols and Deniability .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.3.2 Identity Hiding with Random Key Predistribution .. . . . . . . 12
1.3.3 Overloading Identifiers .. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.3.4 Pairwise Keys Evolution . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.3.5 Transmission with Errors.. . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
1.4 Conclusion and Future Directions .. . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Part II Lightweight Cryptographic Primitives
2 Catalog and Illustrative Examples of Lightweight
Cryptographic Primitives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Aleksandra Mileva, Vesna Dimitrova, Orhun Kara,
and Miodrag J. Mihaljevi´ c
2.1 Introduction .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.2 Catalog of Lightweight Cryptographic Primitives .. . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.2.1 Block Ciphers .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.2.2 Stream Ciphers.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.2.3 Hash Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
2.2.4 Message Authentication Codes . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
2.2.5 Authenticated Encryption Schemes. . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
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