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Development of key generation algorithm using ECG biometrics for node security in wireless body area sensor network - 03/01/17

Doi : 10.1016/j.eurtel.2016.09.002 
J. Chukwunonyerem a, , A.M. Aibinu b, A.J. Onumanyi b, O.C. Ugweje b, E.N. Onwuka b, C. Alenogbena b, N. Ezechi a
a NASRDA centre for basic space science, bookshop building, university of Nigeria, PMB 2022, Nsukka Enugu State, Nigeria 
b Department of telecommunication engineering, Federal university of technology Minna, PMB 65, Gidan-Kwanu, Minna-Bida Road, Niger State, Nigeria 

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Summary

This paper investigates security and inter-node transmission energy for biosensors in a wireless body area sensor network (WBASN) system. Existing security solutions in WBASN have been observed to employ the pre-deployment of static authentication keys, which are unsecured and energy intensive. Electrocardiogram (ECG) biometric-based security scheme was developed using the peak location index (PLI) and inter-pulse-interval (IPI) of the heart beat. The fast Fourier transform method was used to process individually selected ECG datasets of diabetic patients and the differential equation method was used to extract the ECG biometric features (PLI and IPI). Energy model of Chipcon CC2420 specification was used to evaluate inter-node energy consumption performance. The research results showed that different PLI and IPI features were extracted from the ECG datasets and unpredictable authentication keys were generated. Node energy consumption performance evaluation showed a 25% reduction in energy consumption for successful inter-node transmission. The ECG feature keys generated were different and unpredictable at every instant, providing for inter-node communication security. Non-additional node energy for processing the authentication acknowledgment packets provided for inter-node energy consumption reduction. The developed algorithm has provided for secured inter-node communication with a 25% energy efficiency in node transmission energy consumption for a WBASN system.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Résumé

Cet article examine la sécurité et l’énergie de la transmission inter-nœuds pour biocapteurs dans un système réseau de capteurs de surface corporelle sans fil (WBASN). Les solutions de sécurité existantes dans un système WBASN ont été observées pour recourir à un pré-déploiement de clés d’authentification statiques qui sont non sécurisées et à forte intensité énergétique. Un régime de sécurité à base biométrique pour électrocardiogramme (ECG) a été développé en utilisant l’indice de position de pic (PLI) et l’intervalle entre les impulsions (IPI) des battements du cœur. La méthode transformée de Fourier rapide a été utilisée pour traiter des ensembles de données ECG de patients diabétiques choisis individuellement et la méthode d’équation différentielle a été utilisée pour extraire les caractéristiques biométriques ECG (PLI et IPI). Le modèle énergétique de spécification Chipcon CC2420 a été utilisé pour évaluer la performance de consommation énergétique inter-nœuds. Les résultats de la recherche ont montré que différentes caractéristiques PLI et IPI ont été extraites des ensembles de données ECG et que la production de clés d’authentification était imprévisible. L’évaluation de la performance de la consommation énergétique des nœuds a montré une réduction de 25 % de la consommation énergétique pour la réussite de la transmission inter-nœuds. Les touches de fonction ECG générées étaient différentes et imprévisibles à chaque instant en fournissant la sécurité de la communication inter-nœuds. L’énergie non supplémentaire des nœuds pour le traitement des paquets d’authentification d’accusés de réception a fourni une réduction de la consommation énergétique inter-nœuds. L’algorithme développé a fourni une communication inter-nœuds sécurisée avec une efficacité énergétique de 25 % dans la consommation énergétique de la transmission des nœuds pour un système WBASN.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Biosensor, Security, Energy, Algorithm, WBASN

Mots clés : Biocapteur, Sécurité, Énergie, Algorithme, WBASN


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Vol 5 - N° 4

P. 137-144 - décembre 2016 Retour au numéro
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