Väitös tietoliikenteen signaalinkäsittelyn alalta, DI Henri Hentilä

Väitöskirjan nimi: Secret Key Generation for Secure Wireless Internet of Things

Tohtoriopiskelija: Henri Hentilä
Vastaväittäjät: Prof. Valtteri Niemi, Helsingin yliopisto ja Prof. Rafael Schaefer, Technical University of Dresden, Saksa
Kustos: Prof. Visa Koivunen, Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulu, informaatio- ja tietoliikennetekniikan laitos

Esineiden internetissä (Internet of Things, IoT) kuvitellaan satojen tai jopa tuhansien laitteiden kommunikoivan keskenään yhteisen radiospektrin välityksellä, mahdollistaen esim. älykoteja ja älykaupunkeja, tai henkilön terveydentilan reaaliaikaista monitorointia. Kommunikoivien laitteiden suuresta määrästä ja langattoman kommunikaatiokanavan salakuunteluystävällisestä luonteesta johtuen tietoturva IoT:ssä on suuri haaste. Olemassa olevat kryptausmenetelmät lienevät liian vaativia IoT-laitteille laskenta- ja kommunikaationäkökulmasta, jonka lisäksi nämä menetelmät eivät kestä kvanttitietokoneiden hyökkäyksiä (jotka saattavat olla todellisuutta jo 10 vuoden kuluttua). 

Tässä väitöstyössä tutkitaan vaihtoehtoista salausprotokollaa, jolla on mahdollista suojautua kvanttitietokoneiden hyökkäyksiltä, ja jonka laskenta- ja kommunikaatiovaatimukset ovat alhaisempia kuin perinteisissä kryptausprotokollissa. Tarkemmin, tutkitaan yhteisen salausavaimen generointia kahdelle osapuolelle hyödyntämällä heidän välistä langatonta radiokanavaa ja sen fyysisiä ominaisuuksia, kuten satunnaisuutta ja vastavuoroisuutta. Generoitu avain voidaan käyttää laskennallisesti kevyessä symmetrisessä kryptauksessa, korvaten laskennallisesti vaativan epäsymmetrisen avaingenerointiaskeleen perinteisissä kryptausprotokollissa. 

Väitöstyön kontribuutiot jakautuvat kahteen osaan. Ensinnäkin johdetaan uusia teoreettisia rajoja avaingenerointinopeuteen liittyen. Toiseksi kehitetään ja tutkitaan uusia käytännönläheisempiä avaingenerointiprotokollia IoT:tä varten. Uudet teoreettiset rajat mahdollistavat avaingenerointiprotokollien tarkemman optimaalisuusanalyysin kuin aiemmilla jo tunnetuilla rajoilla, etenkin laskenta- ja kommunikaatiorajoitteiden läsnä ollessa. Kehitetyt protokollat taas tarjoavat huippuluokan suorituskykyä lähellä johdettuja teoreettisia rajoja.

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 10 päivää ennen väitöstä): https://aaltodoc.aalto.fi/doc_public/eonly/riiputus/

Yhteystiedot:

Sähkötekniikan korkeakoulun väitöskirjat: https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/53