THRIVE: Threshold Homomorphic encryption based secure and privacy preserving bIometric VErification system

In this paper, we propose a new biometric verification and template protection system which we call the THRIVE system. The system includes novel enrollment and authentication protocols based on threshold homomorphic cryptosystem where the private key is shared between a user and the verifier. In the THRIVE system, only encrypted binary biometric templates are stored in the database and verification is performed via homomorphically randomized templates, thus, original templates are never revealed during the authentication stage. The THRIVE system is designed for the malicious model where the cheating party may arbitrarily deviate from the protocol specification. Since threshold homomorphic encryption scheme is used, a malicious database owner cannot perform decryption on encrypted templates of the users in the database. Therefore, security of the THRIVE system is enhanced using a two-factor authentication scheme involving the user's private key and the biometric data. We prove security and privacy preservation capability of the proposed system in the simulation-based model with no assumption. The proposed system is suitable for applications where the user does not want to reveal her biometrics to the verifier in plain form but she needs to proof her physical presence by using biometrics. The system can be used with any biometric modality and biometric feature extraction scheme whose output templates can be binarized. The overall connection time for the proposed THRIVE system is estimated to be 336 ms on average for 256-bit biohash vectors on a desktop PC running with quad-core 3.2 GHz CPUs at 10 Mbit/s up/down link connection speed. Consequently, the proposed system can be efficiently used in real life applications

Public Evidence from Secret Ballots

Elections seem simple---aren't they just counting? But they have a unique, challenging combination of security and privacy requirements. The stakes are high; the context is adversarial; the electorate needs to be convinced that the results are correct; and the secrecy of the ballot must be ensured. And they have practical constraints: time is of the essence, and voting systems need to be affordable and maintainable, and usable by voters, election officials, and pollworkers. It is thus not surprising that voting is a rich research area spanning theory, applied cryptography, practical systems analysis, usable security, and statistics. Election integrity involves two key concepts: convincing evidence that outcomes are correct and privacy, which amounts to convincing assurance that there is no evidence about how any given person voted. These are obviously in tension. We examine how current systems walk this tightrope.Comment: To appear in E-Vote-Id '1

System-on-chip architecture for secure sub-microsecond synchronization systems

213 p.En esta tesis, se pretende abordar los problemas que conlleva la protección cibernética del Precision Time Protocol (PTP). Éste es uno de los protocolos de comunicación más sensibles de entre los considerados por los organismos de estandarización para su aplicación en las futuras Smart Grids o redes eléctricas inteligentes. PTP tiene como misión distribuir una referencia de tiempo desde un dispositivo maestro al resto de dispositivos esclavos, situados dentro de una misma red, de forma muy precisa. El protocolo es altamente vulnerable, ya que introduciendo tan sólo un error de tiempo de un microsegundo, pueden causarse graves problemas en las funciones de protección del equipamiento eléctrico, o incluso detener su funcionamiento. Para ello, se propone una nueva arquitectura System-on-Chip basada en dispositivos reconfigurables, con el objetivo de integrar el protocolo PTP y el conocido estándar de seguridad MACsec para redes Ethernet. La flexibilidad que los modernos dispositivos reconfigurables proporcionan, ha sido aprovechada para el diseño de una arquitectura en la que coexisten procesamiento hardware y software. Los resultados experimentales avalan la viabilidad de utilizar MACsec para proteger la sincronización en entornos industriales, sin degradar la precisión del protocolo

Secure Code Updates for Smart Embedded Devices based on PUFs

Code update is a very useful tool commonly used in low-end embedded devices to improve the existing functionalities or patch discovered bugs or vulnerabilities. If the update protocol itself is not secure, it will only bring new threats to embedded systems. Thus, a secure code update mechanism is required. However, existing solutions either rely on strong security assumptions, or result in considerable storage and computation consumption, which are not practical for resource-constrained embedded devices (e.g., in the context of Internet of Things). In this work, we propose to use intrinsic device characteristics (i.e., Physically Unclonable Functions or PUF) to design a practical and lightweight secure code update scheme. Our scheme can not only ensure the freshness, integrity, confidentiality and authenticity of code update, but also verify that the update is installed correctly on a specific device without any malicious software. Cloned or counterfeit devices can be excluded as the code update is bound to the unpredictable physical properties of underlying hardware. Legitimate devices in an untrustworthy software state can be restored by filling suspect memory with PUF-derived random numbers. After update installation, the initiator of the code update is able to obtain the verifiable software state from device, and the device can maintain a sustainable post-update secure check by enforcing a secure call sequence. To demonstrate the practicality and feasibility, we also implement the proposed scheme on a low-end MCU platform (TI MSP430) by using onboard SRAM and Flash resources

System-on-chip architecture for secure sub-microsecond synchronization systems

213 p.En esta tesis, se pretende abordar los problemas que conlleva la protección cibernética del Precision Time Protocol (PTP). Éste es uno de los protocolos de comunicación más sensibles de entre los considerados por los organismos de estandarización para su aplicación en las futuras Smart Grids o redes eléctricas inteligentes. PTP tiene como misión distribuir una referencia de tiempo desde un dispositivo maestro al resto de dispositivos esclavos, situados dentro de una misma red, de forma muy precisa. El protocolo es altamente vulnerable, ya que introduciendo tan sólo un error de tiempo de un microsegundo, pueden causarse graves problemas en las funciones de protección del equipamiento eléctrico, o incluso detener su funcionamiento. Para ello, se propone una nueva arquitectura System-on-Chip basada en dispositivos reconfigurables, con el objetivo de integrar el protocolo PTP y el conocido estándar de seguridad MACsec para redes Ethernet. La flexibilidad que los modernos dispositivos reconfigurables proporcionan, ha sido aprovechada para el diseño de una arquitectura en la que coexisten procesamiento hardware y software. Los resultados experimentales avalan la viabilidad de utilizar MACsec para proteger la sincronización en entornos industriales, sin degradar la precisión del protocolo

System-on-chip architecture for secure sub-microsecond synchronization systems

213 p.En esta tesis, se pretende abordar los problemas que conlleva la protección cibernética del Precision Time Protocol (PTP). Éste es uno de los protocolos de comunicación más sensibles de entre los considerados por los organismos de estandarización para su aplicación en las futuras Smart Grids o redes eléctricas inteligentes. PTP tiene como misión distribuir una referencia de tiempo desde un dispositivo maestro al resto de dispositivos esclavos, situados dentro de una misma red, de forma muy precisa. El protocolo es altamente vulnerable, ya que introduciendo tan sólo un error de tiempo de un microsegundo, pueden causarse graves problemas en las funciones de protección del equipamiento eléctrico, o incluso detener su funcionamiento. Para ello, se propone una nueva arquitectura System-on-Chip basada en dispositivos reconfigurables, con el objetivo de integrar el protocolo PTP y el conocido estándar de seguridad MACsec para redes Ethernet. La flexibilidad que los modernos dispositivos reconfigurables proporcionan, ha sido aprovechada para el diseño de una arquitectura en la que coexisten procesamiento hardware y software. Los resultados experimentales avalan la viabilidad de utilizar MACsec para proteger la sincronización en entornos industriales, sin degradar la precisión del protocolo