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Improved hypergraph-based authentication scheme with IDS framework for secure IoT systems
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DOI：10.1016/j.future.2026.108550.png)
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摘要
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随着网络物理系统（CPS）和物联网（IoT）越来越多地嵌入医疗保健和智慧城市等重要基础设施，高效且有效的安全认证机制变得愈发关键。现有认证机制仅能在系统开始处理传入请求后进行验证，使其易受拒绝服务（DoS）和分布式拒绝服务（DDoS）等网络攻击，恶意流量甚至能在身份检查开始前就淹没系统。这可能导致资源受限的边缘设备过载，降低服务可用性。为弥补这一不足，我们提出了一种基于超图的认证方案，并融合了预认证入侵检测系统（IDS）。我们的技术引入了双重防御机制：首先，IDS通过轻量级机器学习过滤并隔离可疑和恶意流量，仅允许经过筛选的合法请求进入认证层；其次，我们提出了一种安全会话密钥生成方法，结合超图哈希、异或操作和混沌随机数生成器，在极小开销下确保高安全性。通过分析超图哈希的概率界限，并通过分岔和Lyapunov指数测试验证随机性，我们证明了方案的理论可靠性和实际效率。结果表明，该方案检测准确率达98.7%，误报率仅1.1%，计算成本控制在267ms，通信开销降至544比特，显著优于现有方法，非常适合在IoT和边缘计算环境中实际部署。
Keyword:
Hypergraph-based Authentication
Intrusion Detection System
IoT Security
Edge Computing
Secure Session Key Generation
期刊
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0
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642
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