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Universally composable multi-factor authentication scheme for rail control systems
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DOI：10.1016/j.sysarc.2025.103670.png)
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摘要
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铁路运输已成为现代陆路运输的关键组成部分。随着信息化和智能化的发展，铁路控制系统已从传统封闭环境转向开放网络化环境。虽然互连性带来了运营效益，但也使系统面临严重的安全风险。作为安全关键基础设施，列车运行依赖于强大的安全机制，其中用户访问认证和列车交接认证是必不可少的。然而，尽管已有大量研究投入后者，前者却长期被忽视。此外，尽管行业标准强调在工业控制系统或铁路系统中部署多因素认证（MFA），但尚未开发出适用于铁路控制系统的实用MFA方案。这一差距源于两大挑战：（1）设计能够同时抵御强大对手并满足多重安全目标的协议具有固有难度；（2）铁路控制系统因其异构性、分布性和大规模特性，以及大量并发运行的子系统而带来的部署复杂性。为应对这些挑战，本文分析了两种最新的MFA协议，并证明它们均无法保证多因素安全或前向安全。随后，我们提出了首个面向铁路控制系统的MFA方案，该方案基于无线传感器网络架构，并在通用组合框架下证明了其安全性。与68种代表性MFA方案的比较评估显示，本协议实现了强安全性。此外，在配备AMD Ryzen 7 5800H处理器的笔记本电脑上进行的实验验证了所提方案的高效性。
期刊
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4.1
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