Titre :	Secure solution for IoMT systems
Type de document :	texte imprimé
Auteurs :	Rayane Goumidi, Auteur ; Chaima Bouarouri ; Habib Aissaoua, Directeur de thèse
Editeur :	Setif:UFA
Année de publication :	2024
Importance :	1 vol (50 f .)
Format :	29 cm
Langues :	Anglais (eng)
Catégories :	Thèses & Mémoires:Informatique
Mots-clés :	Internet of Things Internet of Medical Things Cloud Gateway Homomorphic Encryption.
Index. décimale :	004 - Informatique
Résumé :	The Internet of Medical Things IoMT is an emerging field that offers innovative solutions for monitoring patients’ health before and after illness. However, it faces significant security challenges in protecting sensitive patient data and ensuring that data is transmitted and calculated securely. In this work, we propose a solution to address these challenges by combining homomorphic encryption with cloud computing and gateway. We used paillier algorithm to make calculations on encrypted data while ensuring data privacy and confidentiality. We have evaluated the performance of our proposal by changing the key size and monitoring the duration of the encryption and decryption process. We found that encryption is the most time-consuming process, but homogeneous addition remains very effective, regardless of key size.
Note de contenu :	Sommaire Abstract i Table of contents vi List of Figures vii List of figures vii List of Tables viii List of tables viii List of algorithms ix Abbreviations x General introduction 1 1 Internet of Things 3 1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.2 Definition of IoT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.3 Architecture for three-layer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.3.1 Perception layer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.3.2 Network layer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.3.3 Application layer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.4 Technologies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.5 IoT applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.6 Internet of Medical Things . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.6.1 Architecture for four-layer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.6.2 IoMT applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1.6.3 IoMT Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 1.7 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2 Security in IoT and IoMT 14 2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 2.2 Security critical application . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 2.3 IoT and IoMT security requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.4 Security threats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2.4.1 Perception Layer Security Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2.4.2 Network Layer Security Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2.4.3 Application Layer Security Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2.4.4 IoMT Threats at Different Stages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2.5 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 3 Security techniques for IoT and IoMT systems 19 3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 3.2 IoT security techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 3.3 IoMT security techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 3.4 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 4 A new secure IoMT framework based on Cloud, Homomorphic encryption, and Gateway 27 4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 4.2 The main focus of our thesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 4.3 Preliminaries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 4.3.1 Homomorphic Encryption HE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 4.3.2 Types of Homomorphic Encryption . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 4.3.3 Cloud computing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 4.3.4 Gateway . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 4.4 Motivation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 4.4.1 Why Homomorphic Encryption Technology ? . . . . . . . . . . . . 31 4.4.2 Why cloud computing ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 4.4.3 Why gateway ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 4.4.4 Why combine the homomorphic encryption, cloud computing, and gateway? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 4.5 Our proposal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 4.5.1 Communication Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 4.5.2 The processing steps of our proposal . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 4.5.3 Detailed approach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 4.5.4 Implementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 4.6 Performance and Security analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 4.6.1 Performance analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 4.6.2 Security analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 4.7 Applications of Homomorphic Encryption in healthcare . . . . . . . . . . . 45 4.8 Future Directions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 4.9 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
Côte titre :	MAI/0916

Secure solution for IoMT systems [texte imprimé] / Rayane Goumidi, Auteur ; Chaima Bouarouri ; Habib Aissaoua, Directeur de thèse . - [S.l.] : Setif:UFA, 2024 . - 1 vol (50 f .) ; 29 cm.
Langues : Anglais (eng)

Catégories :	Thèses & Mémoires:Informatique
Mots-clés :	Internet of Things Internet of Medical Things Cloud Gateway Homomorphic Encryption.
Index. décimale :	004 - Informatique
Résumé :	The Internet of Medical Things IoMT is an emerging field that offers innovative solutions for monitoring patients’ health before and after illness. However, it faces significant security challenges in protecting sensitive patient data and ensuring that data is transmitted and calculated securely. In this work, we propose a solution to address these challenges by combining homomorphic encryption with cloud computing and gateway. We used paillier algorithm to make calculations on encrypted data while ensuring data privacy and confidentiality. We have evaluated the performance of our proposal by changing the key size and monitoring the duration of the encryption and decryption process. We found that encryption is the most time-consuming process, but homogeneous addition remains very effective, regardless of key size.
Note de contenu :	Sommaire Abstract i Table of contents vi List of Figures vii List of figures vii List of Tables viii List of tables viii List of algorithms ix Abbreviations x General introduction 1 1 Internet of Things 3 1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.2 Definition of IoT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.3 Architecture for three-layer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.3.1 Perception layer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.3.2 Network layer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.3.3 Application layer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.4 Technologies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.5 IoT applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.6 Internet of Medical Things . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.6.1 Architecture for four-layer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.6.2 IoMT applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1.6.3 IoMT Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 1.7 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2 Security in IoT and IoMT 14 2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 2.2 Security critical application . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 2.3 IoT and IoMT security requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.4 Security threats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2.4.1 Perception Layer Security Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2.4.2 Network Layer Security Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2.4.3 Application Layer Security Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2.4.4 IoMT Threats at Different Stages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2.5 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 3 Security techniques for IoT and IoMT systems 19 3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 3.2 IoT security techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 3.3 IoMT security techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 3.4 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 4 A new secure IoMT framework based on Cloud, Homomorphic encryption, and Gateway 27 4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 4.2 The main focus of our thesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 4.3 Preliminaries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 4.3.1 Homomorphic Encryption HE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 4.3.2 Types of Homomorphic Encryption . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 4.3.3 Cloud computing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 4.3.4 Gateway . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 4.4 Motivation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 4.4.1 Why Homomorphic Encryption Technology ? . . . . . . . . . . . . 31 4.4.2 Why cloud computing ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 4.4.3 Why gateway ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 4.4.4 Why combine the homomorphic encryption, cloud computing, and gateway? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 4.5 Our proposal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 4.5.1 Communication Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 4.5.2 The processing steps of our proposal . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 4.5.3 Detailed approach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 4.5.4 Implementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 4.6 Performance and Security analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 4.6.1 Performance analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 4.6.2 Security analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 4.7 Applications of Homomorphic Encryption in healthcare . . . . . . . . . . . 45 4.8 Future Directions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 4.9 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
Côte titre :	MAI/0916