This paper presents a lightweight, protocol-agnostic security enhancement for Simultaneous Wireless Information and Power Transfer (SWIPT) in Internet of Things (IoT) applications. Building on a backscatter-based identification mechanism, the proposed approach introduces a secure, energy-efficient layer that operates independently of communication protocols and with minimal hardware modification. A rectifier-driven backscattering scheme embedded in battery-free sensing nodes enables authentication without activating conventional RF transceivers, thereby reducing power consumption while ensuring secure device identification. To assess robustness, replay attacks are emulated on standard LoRaWAN Activation By Personalization (ABP) encryption, highlighting vulnerabilities and demonstrating the relevance of the proposed solution. The approach is experimentally validated in a real Wireless Sensor Network (WSN) using LoRaWAN-compatible, battery-free sensing nodes equipped with compact, low-profile antennas, confirming both practicality and scalability for space-constrained IoT deployments. Results show that the method achieves secure identification, reliable energy harvesting, and data transmission with negligible impact on node autonomy. The proposed approach offers a practical, energy-efficient, and scalable security framework for SWIPT-enabled IoT systems, strengthening device authentication without altering existing communication protocols or compromising power autonomy.


翻译:本文针对物联网应用中的同时无线信息与功率传输技术,提出了一种轻量级、协议无关的安全增强方案。该方法基于反向散射识别机制,构建了一个独立于通信协议且硬件改动极小的安全节能层。嵌入无电池传感节点的整流器驱动反向散射方案,可在不激活传统射频收发器的情况下实现身份认证,从而在确保安全设备识别的同时降低功耗。为评估鲁棒性,在标准LoRaWAN个性化激活加密上仿真了重放攻击,揭示了安全漏洞并论证了所提方案的相关性。采用配备紧凑低剖面天线的LoRaWAN兼容无电池传感节点,在实际无线传感器网络中进行了实验验证,证实了该方法在空间受限物联网部署中的实用性和可扩展性。结果表明,该方法能在对节点自主性影响极小的情况下,实现安全识别、可靠能量采集和数据传输。所提方案为SWIPT赋能物联网系统提供了实用、节能且可扩展的安全框架,在无需改变现有通信协议或影响功率自主性的前提下强化了设备认证。

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物联网,英文名为Internet of Things,可以简单地理解为物物相连的互联网。物联网主要通过各种设备(比如RFID,传感器,二维码等)的接口将现实世界的物体连接到互联网上,或者使它们互相连接,以实现信息的传递和处理。互联网在现实的物理世界之外新建了一个虚拟世界,物联网将会把两个世界融为一体。
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