<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.1 20151215//EN" "http://jats.nlm.nih.gov/publishing/1.1/JATS-journalpublishing1.dtd">
<article xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" article-type="research-article" dtd-version="1.1">
<front>
<journal-meta>
<journal-id journal-id-type="pmc">CMES</journal-id>
<journal-id journal-id-type="nlm-ta">CMES</journal-id>
<journal-id journal-id-type="publisher-id">CMES</journal-id>
<journal-title-group>
<journal-title>Computer Modeling in Engineering &#x0026; Sciences</journal-title>
</journal-title-group>
<issn pub-type="epub">1526-1506</issn>
<issn pub-type="ppub">1526-1492</issn>
<publisher>
<publisher-name>Tech Science Press</publisher-name>
<publisher-loc>USA</publisher-loc>
</publisher>
</journal-meta>
<article-meta>
<article-id pub-id-type="publisher-id">19595</article-id>
<article-id pub-id-type="doi">10.32604/cmes.2022.019595</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Article</subject>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>Amassing the Security: An Enhanced Authentication and Key Agreement Protocol for Remote Surgery in Healthcare Environment</article-title>
<alt-title alt-title-type="left-running-head">Amassing the Security: An Enhanced Authentication and Key Agreement Protocol for Remote Surgery in Healthcare Environment</alt-title>
<alt-title alt-title-type="right-running-head">Amassing the Security: An Enhanced Authentication and Key Agreement Protocol for Remote Surgery in Healthcare Environment</alt-title>
</title-group>
<contrib-group content-type="authors">
<contrib id="author-1" contrib-type="author">
<name name-style="western"><surname>Wu</surname><given-names>Tsu-Yang</given-names></name><xref ref-type="aff" rid="aff-1">1</xref></contrib>
<contrib id="author-2" contrib-type="author">
<name name-style="western"><surname>Meng</surname><given-names>Qian</given-names></name><xref ref-type="aff" rid="aff-1">1</xref></contrib>
<contrib id="author-3" contrib-type="author">
<name name-style="western"><surname>Yang</surname><given-names>Lei</given-names></name><xref ref-type="aff" rid="aff-1">1</xref></contrib>
<contrib id="author-4" contrib-type="author">
<name name-style="western"><surname>Kumari</surname><given-names>Saru</given-names></name><xref ref-type="aff" rid="aff-2">2</xref></contrib>
<contrib id="author-5" contrib-type="author" corresp="yes">
<name name-style="western"><surname>Pirouz</surname><given-names>Matin</given-names></name><xref ref-type="aff" rid="aff-3">3</xref><email>mpirouz@ieee.org</email>
</contrib>
<aff id="aff-1"><label>1</label><institution>Shandong University of Science and Technology</institution>, <addr-line>Qingdao, 266400</addr-line>, <country>China</country></aff>
<aff id="aff-2"><label>2</label><institution>Chaudhary Charan Singh University</institution>, <addr-line>Meerut, Uttar Pradesh, 250004</addr-line>, <country>India</country></aff>
<aff id="aff-3"><label>3</label><institution>California State University</institution>, <addr-line>Fresno, 93740</addr-line>, <country>USA</country></aff>
</contrib-group>
<author-notes>
<corresp id="cor1"><label>&#x002A;</label>Corresponding Author: Matin Pirouz. Email: <email>mpirouz@ieee.org</email></corresp>
</author-notes>
<pub-date pub-type="epub" date-type="pub" iso-8601-date="2022-08-11"><day>11</day>
<month>08</month>
<year>2022</year></pub-date>
<volume>134</volume>
<issue>1</issue>
<fpage>317</fpage>
<lpage>341</lpage>
<history>
<date date-type="received"><day>30</day><month>9</month><year>2021</year></date>
<date date-type="accepted"><day>09</day><month>3</month><year>2022</year></date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>&#x00A9; 2023 Wu et al.</copyright-statement>
<copyright-year>2023</copyright-year>
<copyright-holder>Wu et al.</copyright-holder>
<license xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">
<license-p>This work is licensed under a <ext-link ext-link-type="uri" xlink:type="simple" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">Creative Commons Attribution 4.0 International License</ext-link>, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.</license-p>
</license>
</permissions>
<self-uri content-type="pdf" xlink:href="TSP_CMES_19595.pdf"></self-uri>
<abstract>
<p>The development of the Internet of Things has facilitated the rapid development of various industries. With the improvement in people&#x2019;s living standards, people&#x2019;s health requirements are steadily improving. However, owing to the scarcity of medical and health care resources in some areas, the demand for remote surgery has gradually increased. In this paper, we investigate remote surgery in the healthcare environment. Surgeons can operate robotic arms to perform remote surgery for patients, which substantially facilitates successful surgeries and saves lives. Recently, Kamil et al. proposed a secure protocol for surgery in the healthcare environment. However, after cryptanalyzing their protocol, we deduced that their protocols are vulnerable to temporary value disclosure and insider attacks. Therefore, we design an improved authentication and key agreement protocol for remote surgeries in the healthcare environment. Accordingly, we adopt the real or random (ROR) model and an automatic verification tool Proverif to verify the security of our protocol. Via security analysis and performance comparison, it is confirmed that our protocol is a relatively secure protocol.</p>
</abstract>
<kwd-group kwd-group-type="author">
<kwd>IoT</kwd>
<kwd>healthcare</kwd>
<kwd>security analysis</kwd>
<kwd>authentication</kwd>
<kwd>robotic arm</kwd>
<kwd>ROR</kwd>
</kwd-group>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec id="s1"><label>1</label><title>Introduction</title>
<p>As a novel paradigm, Internet of Things (IoT) [<xref ref-type="bibr" rid="ref-1">1</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="ref-5">5</xref>] can effectively share data, coordinate and utilize resources. Simultaneously, in addition to reducing data transmission delay, the active of the emergence of the 5G [<xref ref-type="bibr" rid="ref-6">6</xref>] technology also improves the data transmission rate, which makes it possible to exchange of large amounts of data. This technology has been widely adopted in smart agriculture, smart cities, transportation, healthcare [<xref ref-type="bibr" rid="ref-7">7</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-8">8</xref>], artificial intelligence [<xref ref-type="bibr" rid="ref-9">9</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="ref-11">11</xref>], etc., and has become an important part of people&#x2019;s life.</p>
<p>Healthcare is an important application of the IoT. With the improvement of living standards, the requirements for medical and health care are gradually increasing. Today, there is a substantial demand for medical and health care systems. The application of IoT in healthcare involves the use of the most advanced internet technology to realize interactions between patients and doctors and medical institutions and medical equipment, which enables the informatization. With the help of IoT technology, artificial intelligence [<xref ref-type="bibr" rid="ref-12">12</xref>] and intelligent equipment, we can build a perfect IoT medical system to solve or reduce the problems of difficult medical treatment and tense doctor-patient relationships caused by the lack of medical resources. Although healthcare can provide people with significant convenience, several security problems [<xref ref-type="bibr" rid="ref-13">13</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="ref-17">17</xref>] exist, such as the disclosure of patients&#x2019; medical data and the tampering of patients&#x2019; medical schemes by illegal personnel of the system. Many researchers have proposed a large number of schemes [<xref ref-type="bibr" rid="ref-12">12</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-18">18</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="ref-20">20</xref>] to address the security problems inherent in the healthcare environment. However, some existing authentication and key agreement protocols have security vulnerabilities, such as against offline guessing, impersonation and insider attacks. Therefore, it is crucial to propose an AKA protocol to address these challenges.</p>
<p>Wu et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-21">21</xref>] proposed an authentication scheme, suitable for telemedicine information systems (TMIS). However, Debiao et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-22">22</xref>] have confirmed that their scheme is vulnerable to several security problems, such as impersonation attacks and insider attacks. To address these vulnerabilities, Debiao et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-22">22</xref>] proposed an improved scheme, which is also applicable to TMIS. Wei et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-23">23</xref>] proposed a protocol suitable for TMIS without the pre-deployment phase; however, Zhu et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-24">24</xref>] verified that the protocol proposed by Wei et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-23">23</xref>] could not resist offline password guessing attacks. Xu et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-25">25</xref>] proposed an elliptic curve cryptography (ECC)-based scheme. They claimed that their protocol can effectively provide authentication and user anonymity. However, Islam et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-26">26</xref>] pointed out that Xu et al.&#x2019;s [<xref ref-type="bibr" rid="ref-25">25</xref>] scheme are vulnerable to replay attacks and smart card stolen attacks, incorrect password update phase, and failure to successfully complete mutual authentication. Subsequently, Islam et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-26">26</xref>] proposed an improved protocol based on the that proposed by Xu et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-25">25</xref>]. The protocol was also designed based on ECC. Li et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-27">27</xref>] designed an authentication scheme based on chaotic mapping; however, Madhusudhan et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-28">28</xref>] proved that their scheme cannot successfully resist password guessing attacks. Zhang et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-29">29</xref>] designed a three factor lightweight authentication agreement to address the problem of user anonymity in the e-healthcate system. However, Aghili et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-30">30</xref>] pointed out that the agreement of Zhang et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-29">29</xref>] cannot resist denial of service attacks (DOS) and insider attacks, as well as provide user untraceability and desynchronization. Therefore, Aghili et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-30">30</xref>] proposed an improved scheme, which can provide user anonymity and mutual authentication. Sharma et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-31">31</xref>] proposed a healthcare service authentication scheme based on cloud Internet of things, but Azrour et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-32">32</xref>] pointed out that Sharma et al.'s [<xref ref-type="bibr" rid="ref-31">31</xref>] scheme could not resist user impersonatin attacks and offline password guessing attacks. Soni et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-33">33</xref>] designed an authentication scheme for patient monitoring, but unfortunately, their scheme was proved by Xu et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-34">34</xref>] that it could not provide perfect forward security. Kaur et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-35">35</xref>] designed a secure protocol to solve the problem of security authentication in remote surgery. Ali et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-36">36</xref>] designed a symmetric encryption and decryption scheme for TMIS; however, Yu et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-37">37</xref>] discovered that this scheme [<xref ref-type="bibr" rid="ref-36">36</xref>] cannot withstand session key exposure attacks, man in the middle attacks (MITM) and impersonation attacks. Masud et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-38">38</xref>] proposed a lightweight identity authentication scheme based on IoT healthcare. However, this scheme has been proved by Kwon et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-39">39</xref>] that there are many security problems, such as offline password guessing, user impersonation, insider attacks and cannot ensure user anonymity. We summarize the literature reviewed in <xref ref-type="table" rid="table-1">Table 1</xref>.</p>
<table-wrap id="table-1"><label>Table 1</label><caption><title>Cryptographic techniques &#x0026; limitations</title></caption>
<table frame="hsides">
<colgroup>
<col align="left"/>
<col align="left"/>
<col align="left"/>
</colgroup>
<thead>
<tr>
<th align="left">Protocols</th>
<th align="left">Cryptographic techniques</th>
<th align="left">Limitations</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td align="left">Wu et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-21">21</xref>]</td>
<td align="left">(1) Utilized modular operation</td>
<td align="left">(1) Cannot resist impersonation attacks</td>
</tr>
<tr>
<td/>
<td align="left">(2) Utilized one-way hash function</td>
<td align="left">Cannot resist insider attacks</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">Wei et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-23">23</xref>]</td>
<td align="left">(1) Utilized modular operation</td>
<td align="left" rowspan="2">Cannot resist offline password guessing attacks</td>
</tr>
<tr>
<td/>
<td align="left">(2) Based on smart card</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">Xu et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-25">25</xref>]</td>
<td align="left">(1) Utilized ECC</td>
<td align="left">(1) Cannot resist replay attacks</td>
</tr>
<tr>
<td/>
<td align="left">(2) Based on a dynamic ID authentication</td>
<td align="left">(2) Cannot resist smart card stolen attacks</td>
</tr>
<tr>
<td/>
<td align="left">(3) Utilized one-way hash function</td>
<td align="left" rowspan="2">(3) Cannot provide mutual authentication</td>
</tr>
<tr>
<td/>
<td align="left">(4) Based on smart card</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">Islam et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-26">26</xref>]</td>
<td align="left">(1) Based on anonymous authentication</td>
<td align="left" rowspan="3">Cannot resist user impersonation attacks</td>
</tr>
<tr>
<td/>
<td align="left">(2) Utilized one-way hash function</td>
</tr>
<tr>
<td/>
<td align="left">(3) Based on smart card</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">Li et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-27">27</xref>]</td>
<td align="left">(1) Based on chaotic mapping</td>
<td align="left" rowspan="4">Cannot resist password guessing attacks</td>
</tr>
<tr>
<td/>
<td align="left">(2) Based on dynamic identity authentication</td>
</tr>
<tr>
<td/>
<td align="left">(3) Based on smart card</td>
</tr>
<tr>
<td/>
<td align="left">(4) Can resist impersonnation attacks</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">Zhang et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-29">29</xref>]</td>
<td align="left" rowspan="2">(1) Based on smart card</td>
<td align="left">(1) Cannot resist denial of service attacks</td>
</tr>
<tr>
<td/>
<td align="left">(2) Cannot resist insider attacks</td>
</tr>
<tr>
<td/>
<td align="left" rowspan="2">(2) Based on dynamic identity authentication</td>
<td align="left">(3) Cannot provide user untraceability</td>
</tr>
<tr>
<td/>
<td align="left">(4) Cannot provide desynchronization</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">Sharma et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-31">31</xref>]</td>
<td align="left" rowspan="2">Utilized one-way hash function</td>
<td align="left">(1) Cannot resist offline password guessing attacks</td>
</tr>
<tr>
<td/>
<td align="left">(2) Cannot resist user impersonation attacks</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">Soni et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-33">33</xref>]</td>
<td align="left">(1) Utilized one-way hash function</td>
<td align="left" rowspan="2">Cannot provide perfect forward security</td>
</tr>
<tr>
<td/>
<td align="left">(2) Utilized ECC</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">Kaur et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-35">35</xref>]</td>
<td align="left">(1) Utilized one-way hash function</td>
<td align="left" rowspan="2">&#x2212;</td>
</tr>
<tr>
<td/>
<td align="left">(2) Utilized ECC</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">Ali et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-36">36</xref>]</td>
<td align="left">(1) Based on symmetric encryption</td>
<td align="left">(1) Cannot resist session key exposure attacks</td>
</tr>
<tr>
<td/>
<td align="left" rowspan="2">(2) Based on smart card</td>
<td align="left">(2) Cannot resist man in the middle attacks</td>
</tr>
<tr>
<td/>
<td align="left">(3) Cannot resist impersonation attacks</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">Masud et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-38">38</xref>]</td>
<td align="left" rowspan="2">(1) Based on symmetric encryption</td>
<td align="left">(1) Cannot resist offline password guessing attacks</td>
</tr>
<tr>
<td/>
<td align="left">(2) Cannot resist user impersonation attacks</td>
</tr>
<tr>
<td/>
<td align="left" rowspan="2">(2) Based on smart card</td>
<td align="left">(3) Cannot resist insider attacks</td>
</tr>
<tr>
<td/>
<td align="left">(4) Cannot ensure user anonymity</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">Kamil et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-42">42</xref>]</td>
<td align="left">(1) Utilized one-way hash function</td>
<td align="left">(1) Cannot resist insider attacks</td>
</tr>
<tr>
<td/>
<td align="left">(2) Based on smart card</td>
<td align="left">(2) Cannot resist temperory value leakege disclosure attacks</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p>Influenced by COVID-19, the demand for remote surgery [<xref ref-type="bibr" rid="ref-40">40</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-41">41</xref>] under healthcare environment is gradually increasing. At the same time, the 5G network technology can transmit information with high efficiency and low delay, thereby facilitating remote surgery. The application of a remote surgery is shown in the <xref ref-type="fig" rid="fig-1">Fig. 1</xref>. Surgeons can operate robotic arms to perform remote surgery for patients, which enables a number patients infected with the virus to receive prompt treatment, reduces the spread of the virus, and provide the stable development of society. Although the development of this technology can bring several benefits, they are highly dependent on the network, and there will be some security problems. For example, if network delay occurs when a surgeon remotely manipulates a robotic arm to operate a patient, the surgeon cannot obtain feedback information in time, which will adversely affect the operation process and severely endanger the patient&#x2019;s life. In addition, if an illegal surgeon manipulates the robotic arm or an unauthorized robotic arm is utilized, this will also threaten the safety of patients. Therefore, a secure lightweight authentication and key agreement protocol design is required to address these problems.</p>
<fig id="fig-1"><label>Figure 1</label><caption><title>The application of a remote surgery</title></caption><graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="CMES_19595-fig-1.png"/></fig>
<p>Recently, Kamil et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-42">42</xref>] designed a lightweight authentication protocol that primarily solves identity authentication problem in remote surgery. Its remote surgery framework is illustrated in <xref ref-type="fig" rid="fig-2">Fig. 2</xref>. This framework comprises four entities: a trusted authority <italic>(TA)</italic>, surgeon, gateway, and robotic arm. All medical data during surgery is transmitted through tactile networks. To protect the security and privacy of medical data, the entire operation process needs to be completed under the detection of <italic>TA</italic>. Before surgery, surgeons and gateways, and the robotic arm must register with <italic>TA</italic> and obtain a legal identity. After each entity completes its registration, the surgeon, gateway, and robotic arm jointly decide on a session key to transmit data during surgery. They claim that their protocol is secure and efficient. However, we find that their protocol is vulnerable to temporary value disclosure attacks and insider attacks. In this paper, we propose an enhanced protocol suitable for this environment. Our contributions are: (1) We point out that Kamil et al.&#x2019;s protocol has some security problems. (2) To solve these security problems, we propose an enhanced authentication protocol for remote surgery. Unlike Kamil et al.&#x2019;s protocol, the registration phase of the robotic arm does not register with the <italic>TA</italic> via the gateway, because in an operating machine, the gateway and robotic arm are in the same system. We use ProVerif tool and ROR model to evaluate the security of the protocol. In addition, we use informal analysis to conduct a detailed security evaluation of the protocol, and prove that the protocol can resist common attacks, such as MIMT, replay attacks, impersonation attacks, insider attacks, etc. (3) Finally, through security and performance comparison, we find that our protocol is secure and suitable for the remote surgery environment.</p>
<fig id="fig-2"><label>Figure 2</label><caption><title>Network model</title></caption><graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="CMES_19595-fig-2.png"/></fig>
<p>The remainder of this paper are arranged as follows. In <xref ref-type="sec" rid="s2">Section 2</xref>, we review the protocol proposed by Kamil et al. The cryptanalysis of their protocol is then comprehensively introduced in detail in <xref ref-type="sec" rid="s3">Section 3</xref>. In <xref ref-type="sec" rid="s4">Section 4</xref>, we introduce our proposed protocol. Then, <xref ref-type="sec" rid="s5">Section 5</xref> presents a few security analyses of our protocol, while the performance comparison is introduced in <xref ref-type="sec" rid="s6">Section 6</xref>. Finally, <xref ref-type="sec" rid="s7">Section 7</xref> concludes this paper.</p>
</sec>
<sec id="s2"><label>2</label><title>Review of Kamil el at. Protocol</title>
<p>In this section, we review the protocol presented by Kamil et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-42">42</xref>]. This protocol comprises seven phases; however, in this paper, we only adopt four phases: surgeon registration phase, gateway and robotic arm registration phase, user login, authentication and key agreement phase.</p>
<sec id="s2_1"><label>2.1</label><title>Surgeon Registration Phase</title>
<p>Surgeons are required to register with the <italic>TA</italic> as legitimate users to utilize robotic arms for remote surgeries. Messages at this stage are transmitted on a secure channel. The detailed steps are presented as follows in <xref ref-type="table" rid="table-2">Table 2</xref>:
<list list-type="simple">
<list-item><label>(1)</label><p><inline-formula id="ieqn-1"><mml:math id="mml-ieqn-1"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> selects <inline-formula id="ieqn-2"><mml:math id="mml-ieqn-2"><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-3"><mml:math id="mml-ieqn-3"><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and a random number <inline-formula id="ieqn-4"><mml:math id="mml-ieqn-4"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, computes <inline-formula id="ieqn-5"><mml:math id="mml-ieqn-5"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-6"><mml:math id="mml-ieqn-6"><mml:mi>H</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, and then sends <inline-formula id="ieqn-7"><mml:math id="mml-ieqn-7"><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>H</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo></mml:math></inline-formula> to <italic>TA</italic>.</p></list-item>
<list-item><label>(2)</label><p>After receiving the message sent by <inline-formula id="ieqn-8"><mml:math id="mml-ieqn-8"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <italic>TA</italic> selects a random number <inline-formula id="ieqn-9"><mml:math id="mml-ieqn-9"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, computes <inline-formula id="ieqn-10"><mml:math id="mml-ieqn-10"><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>H</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula id="ieqn-11"><mml:math id="mml-ieqn-11"><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, stores <inline-formula id="ieqn-12"><mml:math id="mml-ieqn-12"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in the smart card (<italic>SC</italic>), and then sends <italic>SC</italic> to the user.</p></list-item>
<list-item><label>(3)</label><p>After receiving <italic>SC</italic>, <inline-formula id="ieqn-13"><mml:math id="mml-ieqn-13"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> computes <inline-formula id="ieqn-14"><mml:math id="mml-ieqn-14"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-15"><mml:math id="mml-ieqn-15"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>H</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, and stores the &#x007B;<inline-formula id="ieqn-16"><mml:math id="mml-ieqn-16"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>&#x007D; in the <italic>SC</italic>.</p></list-item>
</list></p>
<table-wrap id="table-2"><label>Table 2</label><caption><title>Notations and their meanings</title></caption>
<table frame="hsides">
<colgroup>
<col align="left"/>
<col align="left"/>
</colgroup>
<thead>
<tr>
<th align="left">Notations</th>
<th align="left">Meanings</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-537"><mml:math id="mml-ieqn-537"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">The <inline-formula id="ieqn-538"><mml:math id="mml-ieqn-538"><mml:mi>i</mml:mi></mml:math></inline-formula>-th surgeon</td>
</tr>
<tr>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-539"><mml:math id="mml-ieqn-539"><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-540"><mml:math id="mml-ieqn-540"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>&#x2019;s identity</td>
</tr>
<tr>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-541"><mml:math id="mml-ieqn-541"><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-542"><mml:math id="mml-ieqn-542"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>&#x2019;s password</td>
</tr>
<tr>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-543"><mml:math id="mml-ieqn-543"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>C</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">The smart card</td>
</tr>
<tr>
<td align="left"><italic>TA</italic></td>
<td align="left">The trusted authority</td>
</tr>
<tr>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-544"><mml:math id="mml-ieqn-544"><mml:mi>x</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">The secret key of <italic>TA</italic></td>
</tr>
<tr>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-545"><mml:math id="mml-ieqn-545"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">The <inline-formula id="ieqn-546"><mml:math id="mml-ieqn-546"><mml:mi>j</mml:mi></mml:math></inline-formula>-th robotic arm</td>
</tr>
<tr>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-547"><mml:math id="mml-ieqn-547"><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-548"><mml:math id="mml-ieqn-548"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>&#x2019;s identity</td>
</tr>
<tr>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-549"><mml:math id="mml-ieqn-549"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">The <inline-formula id="ieqn-550"><mml:math id="mml-ieqn-550"><mml:mi>k</mml:mi></mml:math></inline-formula>-th gateway</td>
</tr>
<tr>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-551"><mml:math id="mml-ieqn-551"><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-552"><mml:math id="mml-ieqn-552"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>&#x2019;s identity</td>
</tr>
<tr>
<td align="left"><italic>SK</italic></td>
<td align="left">Session-key</td>
</tr>
<tr>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-553"><mml:math id="mml-ieqn-553"><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">One way hash function</td>
</tr>
<tr>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-554"><mml:math id="mml-ieqn-554"><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">Fuzzy extraction function</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
</sec>
<sec id="s2_2"><label>2.2</label><title>Gateway and Robotic Arm Registration Phase</title>
<p>At this phase, <italic>TA</italic> selects their respective identities for <inline-formula id="ieqn-17"><mml:math id="mml-ieqn-17"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-18"><mml:math id="mml-ieqn-18"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, computes some private parameters, and then transmits these private parameters to <inline-formula id="ieqn-19"><mml:math id="mml-ieqn-19"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-20"><mml:math id="mml-ieqn-20"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> through secure channels. The detailed steps are presented as follows:
<list list-type="simple">
<list-item><label>(1)</label><p><italic>TA</italic> selects its own identity <inline-formula id="ieqn-21"><mml:math id="mml-ieqn-21"><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, a hash function <inline-formula id="ieqn-22"><mml:math id="mml-ieqn-22"><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula id="ieqn-23"><mml:math id="mml-ieqn-23"><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-24"><mml:math id="mml-ieqn-24"><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, respectively, for the identity of <inline-formula id="ieqn-25"><mml:math id="mml-ieqn-25"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-26"><mml:math id="mml-ieqn-26"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, selects a random number <italic>s</italic>, computes <inline-formula id="ieqn-27"><mml:math id="mml-ieqn-27"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-28"><mml:math id="mml-ieqn-28"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, and sends <inline-formula id="ieqn-29"><mml:math id="mml-ieqn-29"><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo></mml:math></inline-formula> to the gateway.</p></list-item>
<list-item><label>2)</label><p>After receiving the message sent by <italic>TA</italic>, <inline-formula id="ieqn-30"><mml:math id="mml-ieqn-30"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> stores &#x007B;<inline-formula id="ieqn-31"><mml:math id="mml-ieqn-31"><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>&#x007D; in its own memory, and then sends <inline-formula id="ieqn-32"><mml:math id="mml-ieqn-32"><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo></mml:math></inline-formula> to <inline-formula id="ieqn-33"><mml:math id="mml-ieqn-33"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>.</p></list-item>
<list-item><label>3)</label><p><inline-formula id="ieqn-34"><mml:math id="mml-ieqn-34"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> receives the message sent by <inline-formula id="ieqn-35"><mml:math id="mml-ieqn-35"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and stores <inline-formula id="ieqn-36"><mml:math id="mml-ieqn-36"><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo></mml:math></inline-formula> in its own memory.</p></list-item>
</list></p>
</sec>
<sec id="s2_3"><label>2.3</label><title>Login and Authentication Phase</title>
<p>
<list list-type="simple">
<list-item><label>1)</label><p><inline-formula id="ieqn-37"><mml:math id="mml-ieqn-37"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> inputs <inline-formula id="ieqn-38"><mml:math id="mml-ieqn-38"><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, computes <inline-formula id="ieqn-39"><mml:math id="mml-ieqn-39"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-40"><mml:math id="mml-ieqn-40"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-41"><mml:math id="mml-ieqn-41"><mml:mi>H</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-42"><mml:math id="mml-ieqn-42"><mml:msubsup><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>H</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, and then performs authentication by checking <inline-formula id="ieqn-43"><mml:math id="mml-ieqn-43"><mml:msubsup><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mover><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>?</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. If the authentication is successful, <inline-formula id="ieqn-44"><mml:math id="mml-ieqn-44"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> selects a random number <inline-formula id="ieqn-45"><mml:math id="mml-ieqn-45"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and timestamp <inline-formula id="ieqn-46"><mml:math id="mml-ieqn-46"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and then computes <inline-formula id="ieqn-47"><mml:math id="mml-ieqn-47"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>H</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-48"><mml:math id="mml-ieqn-48"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-49"><mml:math id="mml-ieqn-49"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>5</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula id="ieqn-50"><mml:math id="mml-ieqn-50"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>6</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>5</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. After completing computation, it transfers the message <inline-formula id="ieqn-51"><mml:math id="mml-ieqn-51"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>5</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>6</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> through the common channel to <inline-formula id="ieqn-52"><mml:math id="mml-ieqn-52"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>.</p></list-item>
<list-item><label>2)</label><p> After receiving the message <inline-formula id="ieqn-53"><mml:math id="mml-ieqn-53"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> sent by <inline-formula id="ieqn-54"><mml:math id="mml-ieqn-54"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-55"><mml:math id="mml-ieqn-55"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> first computes <inline-formula id="ieqn-56"><mml:math id="mml-ieqn-56"><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-57"><mml:math id="mml-ieqn-57"><mml:msubsup><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula id="ieqn-58"><mml:math id="mml-ieqn-58"><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>5</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>6</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and then verifies the timestamp <inline-formula id="ieqn-59"><mml:math id="mml-ieqn-59"><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mpadded height="-.3ex" depth="+.3ex"><mml:mstyle displaystyle="false" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mrow><mml:mrow><mml:mpadded height="0" depth="0"><mml:mstyle displaystyle="false" scriptlevel="1"><mml:mo>=</mml:mo></mml:mstyle></mml:mpadded></mml:mrow><mml:mrow><mml:mpadded width="0"><mml:mphantom><mml:msub><mml:mi></mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mphantom></mml:mpadded></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>&#x003C;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mpadded></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-60"><mml:math id="mml-ieqn-60"><mml:msubsup><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>5</mml:mn><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mover><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>?</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>5</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, where <inline-formula id="ieqn-61"><mml:math id="mml-ieqn-61"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>5</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>. If both are verified, <inline-formula id="ieqn-62"><mml:math id="mml-ieqn-62"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> will select a random number <inline-formula id="ieqn-63"><mml:math id="mml-ieqn-63"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and timestamp <inline-formula id="ieqn-64"><mml:math id="mml-ieqn-64"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, computes <inline-formula id="ieqn-65"><mml:math id="mml-ieqn-65"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>7</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-66"><mml:math id="mml-ieqn-66"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>8</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-67"><mml:math id="mml-ieqn-67"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>9</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, and then send the message <inline-formula id="ieqn-68"><mml:math id="mml-ieqn-68"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>7</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>8</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>9</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> to <inline-formula id="ieqn-69"><mml:math id="mml-ieqn-69"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> through the common channel.</p></list-item>
<list-item><label>3)</label><p>After receiving message <inline-formula id="ieqn-70"><mml:math id="mml-ieqn-70"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-71"><mml:math id="mml-ieqn-71"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> first computes <inline-formula id="ieqn-72"><mml:math id="mml-ieqn-72"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>8</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and then verifies the timestamp <inline-formula id="ieqn-73"><mml:math id="mml-ieqn-73"><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mpadded height="-.3ex" depth="+.3ex"><mml:mstyle displaystyle="false" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mrow><mml:mrow><mml:mpadded height="0" depth="0"><mml:mstyle displaystyle="false" scriptlevel="1"><mml:mo>=</mml:mo></mml:mstyle></mml:mpadded></mml:mrow><mml:mrow><mml:mpadded width="0"><mml:mphantom><mml:msub><mml:mi></mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mphantom></mml:mpadded></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>&#x003C;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mpadded></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi></mml:math></inline-formula>. If the validation is successful, <inline-formula id="ieqn-74"><mml:math id="mml-ieqn-74"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> computes <inline-formula id="ieqn-75"><mml:math id="mml-ieqn-75"><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>7</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-76"><mml:math id="mml-ieqn-76"><mml:msubsup><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>9</mml:mn><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> and checks <inline-formula id="ieqn-77"><mml:math id="mml-ieqn-77"><mml:msubsup><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>9</mml:mn><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mover><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>?</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>9</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> to verify the identity of <inline-formula id="ieqn-78"><mml:math id="mml-ieqn-78"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. Subsequently, if the identification is successful, <inline-formula id="ieqn-79"><mml:math id="mml-ieqn-79"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> selects a random number <inline-formula id="ieqn-80"><mml:math id="mml-ieqn-80"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and timestamp <inline-formula id="ieqn-81"><mml:math id="mml-ieqn-81"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, computes <inline-formula id="ieqn-82"><mml:math id="mml-ieqn-82"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-83"><mml:math id="mml-ieqn-83"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-84"><mml:math id="mml-ieqn-84"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>11</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and then sends message <inline-formula id="ieqn-85"><mml:math id="mml-ieqn-85"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>11</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> to <inline-formula id="ieqn-86"><mml:math id="mml-ieqn-86"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> through the common channel.</p></list-item>
<list-item><label>4)</label><p>After receiving the message <inline-formula id="ieqn-87"><mml:math id="mml-ieqn-87"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-88"><mml:math id="mml-ieqn-88"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> computes <inline-formula id="ieqn-89"><mml:math id="mml-ieqn-89"><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>11</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and verifies the timestamp <inline-formula id="ieqn-90"><mml:math id="mml-ieqn-90"><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mpadded height="-.3ex" depth="+.3ex"><mml:mstyle displaystyle="false" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mrow><mml:mrow><mml:mpadded height="0" depth="0"><mml:mstyle displaystyle="false" scriptlevel="1"><mml:mo>=</mml:mo></mml:mstyle></mml:mpadded></mml:mrow><mml:mrow><mml:mpadded width="0"><mml:mphantom><mml:msub><mml:mi></mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mphantom></mml:mpadded></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>&#x003C;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mpadded></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi></mml:math></inline-formula>. If the verification is successful, <inline-formula id="ieqn-91"><mml:math id="mml-ieqn-91"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> computes the session key <inline-formula id="ieqn-92"><mml:math id="mml-ieqn-92"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, then computes <inline-formula id="ieqn-93"><mml:math id="mml-ieqn-93"><mml:msubsup><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, and verifies the correctness of the session key through <inline-formula id="ieqn-94"><mml:math id="mml-ieqn-94"><mml:msubsup><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mover><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>?</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. After the successful verification, <inline-formula id="ieqn-95"><mml:math id="mml-ieqn-95"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> selects the timestamp <inline-formula id="ieqn-96"><mml:math id="mml-ieqn-96"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, computes <inline-formula id="ieqn-97"><mml:math id="mml-ieqn-97"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>9</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-98"><mml:math id="mml-ieqn-98"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>13</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, and then transmits the message <inline-formula id="ieqn-99"><mml:math id="mml-ieqn-99"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>8</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>13</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo></mml:math></inline-formula> to <inline-formula id="ieqn-100"><mml:math id="mml-ieqn-100"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> through the common channel.</p></list-item>
<list-item><label>5)</label><p>After receiving the message <inline-formula id="ieqn-101"><mml:math id="mml-ieqn-101"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-102"><mml:math id="mml-ieqn-102"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> obtains the value of <inline-formula id="ieqn-103"><mml:math id="mml-ieqn-103"><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> by computing <inline-formula id="ieqn-104"><mml:math id="mml-ieqn-104"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>13</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and then verifies the timestamp <inline-formula id="ieqn-105"><mml:math id="mml-ieqn-105"><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mpadded height="-.3ex" depth="+.3ex"><mml:mstyle displaystyle="false" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mrow><mml:mrow><mml:mpadded height="0" depth="0"><mml:mstyle displaystyle="false" scriptlevel="1"><mml:mo>=</mml:mo></mml:mstyle></mml:mpadded></mml:mrow><mml:mrow><mml:mpadded width="0"><mml:mphantom><mml:msub><mml:mi></mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mphantom></mml:mpadded></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>&#x003C;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mpadded></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi></mml:math></inline-formula>. If the verification is successful, <inline-formula id="ieqn-106"><mml:math id="mml-ieqn-106"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> computes the session key <inline-formula id="ieqn-107"><mml:math id="mml-ieqn-107"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-108"><mml:math id="mml-ieqn-108"><mml:msubsup><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>9</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, and verifies whether the session key is correct by checking <inline-formula id="ieqn-109"><mml:math id="mml-ieqn-109"><mml:msubsup><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mover><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>?</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>.</p></list-item>
</list></p>
</sec>
</sec>
<sec id="s3"><label>3</label><title>Cryptanalysis of Kamil et al.&#x2019;s Protocol</title>
<p>In this section, based on the following attacker model [<xref ref-type="bibr" rid="ref-43">43</xref>], we analyze the security of the protocol proposed by Kamil et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-42">42</xref>], and subsequently deduce that this protocol cannot resist temporary value disclosure attacks, insider attacks.</p>
<p><bold>Attacker Model:</bold> Based on D-Y model [<xref ref-type="bibr" rid="ref-44">44</xref>], we define attacker <inline-formula id="ieqn-110"><mml:math id="mml-ieqn-110"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> has the following capabilities:
<list list-type="simple">
<list-item><label>1)</label><p><inline-formula id="ieqn-111"><mml:math id="mml-ieqn-111"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> can block, steal, change and replay messages transmitted via a common channel, but a cannot obtain information transmitted via a secure channel;</p></list-item>
<list-item><label>2)</label><p><inline-formula id="ieqn-112"><mml:math id="mml-ieqn-112"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> can steal the surgeon&#x2019;s smart card and extract the information stored in the smart card through power analysis;</p></list-item>
<list-item><label>3)</label><p><inline-formula id="ieqn-113"><mml:math id="mml-ieqn-113"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> can be a malicious entity and can obtain the information stored in the gateway. <inline-formula id="ieqn-114"><mml:math id="mml-ieqn-114"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> can also obtain the information stored in robotic arm&#x2019;s memory.</p></list-item>
</list></p>
<sec id="s3_1"><label>3.1</label><title>Insider Attacks</title>
<p>Insider attacks refers to a malicious person in the system who obtains the information stored in the system by other entities, uses the messages on the public channel, and finally successfully calculates the session key. Suppose a malicious attack <inline-formula id="ieqn-115"><mml:math id="mml-ieqn-115"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in the hospital obtains the content <inline-formula id="ieqn-116"><mml:math id="mml-ieqn-116"><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo></mml:math></inline-formula> stored in the gateway during the registration phase, then he can launch the following attacks.</p>
<sec id="s3_1_1"><label>3.1.1</label><title>Impersonate the Surgeon</title>
<p>
<list list-type="simple">
<list-item><label>1)</label><p><inline-formula id="ieqn-117"><mml:math id="mml-ieqn-117"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> obtains the message <inline-formula id="ieqn-118"><mml:math id="mml-ieqn-118"><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo></mml:math></inline-formula> stored in the gateway, and messages <inline-formula id="ieqn-119"><mml:math id="mml-ieqn-119"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>5</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>6</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-120"><mml:math id="mml-ieqn-120"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>7</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>8</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>9</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> on the common channel are also intercepted. Then, <inline-formula id="ieqn-121"><mml:math id="mml-ieqn-121"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> can calculate <inline-formula id="ieqn-122"><mml:math id="mml-ieqn-122"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>8</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-123"><mml:math id="mml-ieqn-123"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>7</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-124"><mml:math id="mml-ieqn-124"><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula id="ieqn-125"><mml:math id="mml-ieqn-125"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>5</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>6</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>.</p></list-item>
<list-item><label>2)</label><p><inline-formula id="ieqn-126"><mml:math id="mml-ieqn-126"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> reselects a random number <inline-formula id="ieqn-127"><mml:math id="mml-ieqn-127"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and timestamp <inline-formula id="ieqn-128"><mml:math id="mml-ieqn-128"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, then calculates <inline-formula id="ieqn-129"><mml:math id="mml-ieqn-129"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-130"><mml:math id="mml-ieqn-130"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-131"><mml:math id="mml-ieqn-131"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and then sends message <inline-formula id="ieqn-132"><mml:math id="mml-ieqn-132"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>M</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> to <inline-formula id="ieqn-133"><mml:math id="mml-ieqn-133"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>.</p></list-item>
<list-item><label>3)</label><p>After receiving message <inline-formula id="ieqn-134"><mml:math id="mml-ieqn-134"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>M</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-135"><mml:math id="mml-ieqn-135"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> calculates <inline-formula id="ieqn-136"><mml:math id="mml-ieqn-136"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-137"><mml:math id="mml-ieqn-137"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-138"><mml:math id="mml-ieqn-138"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. Subsequently, <inline-formula id="ieqn-139"><mml:math id="mml-ieqn-139"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> checks the timestamp <inline-formula id="ieqn-140"><mml:math id="mml-ieqn-140"><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mpadded height="-.3ex" depth="+.3ex"><mml:mstyle displaystyle="false" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mrow><mml:mrow><mml:mpadded height="0" depth="0"><mml:mstyle displaystyle="false" scriptlevel="1"><mml:mo>=</mml:mo></mml:mstyle></mml:mpadded></mml:mrow><mml:mrow><mml:mpadded width="0"><mml:mphantom><mml:msub><mml:mi></mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mphantom></mml:mpadded></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>&#x003C;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mpadded></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi></mml:math></inline-formula>, if true, <inline-formula id="ieqn-141"><mml:math id="mml-ieqn-141"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> verifies <inline-formula id="ieqn-142"><mml:math id="mml-ieqn-142"><mml:msubsup><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>5</mml:mn><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mover><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>?</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, where <inline-formula id="ieqn-143"><mml:math id="mml-ieqn-143"><mml:msubsup><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>5</mml:mn><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>. If the verification is successful, <inline-formula id="ieqn-144"><mml:math id="mml-ieqn-144"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> selectes <inline-formula id="ieqn-145"><mml:math id="mml-ieqn-145"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, computes <inline-formula id="ieqn-146"><mml:math id="mml-ieqn-146"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>7</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-147"><mml:math id="mml-ieqn-147"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>8</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-148"><mml:math id="mml-ieqn-148"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>9</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, and then sends the message <inline-formula id="ieqn-149"><mml:math id="mml-ieqn-149"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>7</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>8</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>9</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> to <inline-formula id="ieqn-150"><mml:math id="mml-ieqn-150"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>.</p></list-item>
<list-item><label>4)</label><p>After <inline-formula id="ieqn-151"><mml:math id="mml-ieqn-151"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> receives <inline-formula id="ieqn-152"><mml:math id="mml-ieqn-152"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, it calculates <inline-formula id="ieqn-153"><mml:math id="mml-ieqn-153"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>8</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and then checks <inline-formula id="ieqn-154"><mml:math id="mml-ieqn-154"><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mpadded height="-.3ex" depth="+.3ex"><mml:mstyle displaystyle="false" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mrow><mml:mrow><mml:mpadded height="0" depth="0"><mml:mstyle displaystyle="false" scriptlevel="1"><mml:mo>=</mml:mo></mml:mstyle></mml:mpadded></mml:mrow><mml:mrow><mml:mpadded width="0"><mml:mphantom><mml:msub><mml:mi></mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mphantom></mml:mpadded></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>&#x003C;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mpadded></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi></mml:math></inline-formula>. If true, <inline-formula id="ieqn-155"><mml:math id="mml-ieqn-155"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> verifies <inline-formula id="ieqn-156"><mml:math id="mml-ieqn-156"><mml:msubsup><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>9</mml:mn><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mover><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>?</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>9</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, where <inline-formula id="ieqn-157"><mml:math id="mml-ieqn-157"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>7</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-158"><mml:math id="mml-ieqn-158"><mml:msubsup><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>9</mml:mn><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>. If the verification is successful, <inline-formula id="ieqn-159"><mml:math id="mml-ieqn-159"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> selects <inline-formula id="ieqn-160"><mml:math id="mml-ieqn-160"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-161"><mml:math id="mml-ieqn-161"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-162"><mml:math id="mml-ieqn-162"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-163"><mml:math id="mml-ieqn-163"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>11</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. Then it sends message <inline-formula id="ieqn-164"><mml:math id="mml-ieqn-164"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>11</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> to <inline-formula id="ieqn-165"><mml:math id="mml-ieqn-165"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>.</p></list-item>
<list-item><label>5)</label><p>After receiving <inline-formula id="ieqn-166"><mml:math id="mml-ieqn-166"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-167"><mml:math id="mml-ieqn-167"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> calculates <inline-formula id="ieqn-168"><mml:math id="mml-ieqn-168"><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>11</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and checks <inline-formula id="ieqn-169"><mml:math id="mml-ieqn-169"><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mpadded height="-.3ex" depth="+.3ex"><mml:mstyle displaystyle="false" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mrow><mml:mrow><mml:mpadded height="0" depth="0"><mml:mstyle displaystyle="false" scriptlevel="1"><mml:mo>=</mml:mo></mml:mstyle></mml:mpadded></mml:mrow><mml:mrow><mml:mpadded width="0"><mml:mphantom><mml:msub><mml:mi></mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mphantom></mml:mpadded></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>&#x003C;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mpadded></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi></mml:math></inline-formula>; if true, it calculates <inline-formula id="ieqn-170"><mml:math id="mml-ieqn-170"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>. <inline-formula id="ieqn-171"><mml:math id="mml-ieqn-171"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> verifies <inline-formula id="ieqn-172"><mml:math id="mml-ieqn-172"><mml:msubsup><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mover><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>?</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, where <inline-formula id="ieqn-173"><mml:math id="mml-ieqn-173"><mml:msubsup><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>. If the verification is successful, <inline-formula id="ieqn-174"><mml:math id="mml-ieqn-174"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> selects <inline-formula id="ieqn-175"><mml:math id="mml-ieqn-175"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, calculates <inline-formula id="ieqn-176"><mml:math id="mml-ieqn-176"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>9</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-177"><mml:math id="mml-ieqn-177"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>13</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and then sends <inline-formula id="ieqn-178"><mml:math id="mml-ieqn-178"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>8</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>13</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo></mml:math></inline-formula> to <inline-formula id="ieqn-179"><mml:math id="mml-ieqn-179"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>.</p></list-item>
<list-item><label>6)</label><p>At this point, <inline-formula id="ieqn-180"><mml:math id="mml-ieqn-180"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> intercepts the message <inline-formula id="ieqn-181"><mml:math id="mml-ieqn-181"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> sent by <inline-formula id="ieqn-182"><mml:math id="mml-ieqn-182"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and calculates <inline-formula id="ieqn-183"><mml:math id="mml-ieqn-183"><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>13</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and the final session key <inline-formula id="ieqn-184"><mml:math id="mml-ieqn-184"><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>.</p></list-item>
</list></p>
</sec>
<sec id="s3_1_2"><label>3.1.2</label><title>Derive Session key</title>
<p>
<list list-type="order">
<list-item><p><inline-formula id="ieqn-185"><mml:math id="mml-ieqn-185"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> intercepts the message <inline-formula id="ieqn-186"><mml:math id="mml-ieqn-186"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>7</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>8</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>9</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> transmitted on the common channel. Accordingly, <inline-formula id="ieqn-187"><mml:math id="mml-ieqn-187"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> can calculate <inline-formula id="ieqn-188"><mml:math id="mml-ieqn-188"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>8</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>.</p></list-item>
<list-item><p>After <inline-formula id="ieqn-189"><mml:math id="mml-ieqn-189"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-190"><mml:math id="mml-ieqn-190"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are calculated, <inline-formula id="ieqn-191"><mml:math id="mml-ieqn-191"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> intercepts the message <inline-formula id="ieqn-192"><mml:math id="mml-ieqn-192"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>11</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> transmitted on the common channel, and then calculates <inline-formula id="ieqn-193"><mml:math id="mml-ieqn-193"><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>11</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. Therefore, <inline-formula id="ieqn-194"><mml:math id="mml-ieqn-194"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> can calculate the session key <inline-formula id="ieqn-195"><mml:math id="mml-ieqn-195"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>.</p></list-item>
</list></p>
<p>In summary, we logically infer that the protocol proposed by Kamil et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-42">42</xref>] cannot resist privileged insider attacks.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s3_2"><label>3.2</label><title>Temperory Value Disclosure Attacks</title>
<p>Assuming that attacker <inline-formula id="ieqn-196"><mml:math id="mml-ieqn-196"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> obtains the random number <inline-formula id="ieqn-197"><mml:math id="mml-ieqn-197"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> selected by surgeon <inline-formula id="ieqn-198"><mml:math id="mml-ieqn-198"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in the login authentication phase, and intercepts the message <inline-formula id="ieqn-199"><mml:math id="mml-ieqn-199"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>13</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> transmitted on the public channel, he can obtain the values of <inline-formula id="ieqn-200"><mml:math id="mml-ieqn-200"><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-201"><mml:math id="mml-ieqn-201"><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> by computing <inline-formula id="ieqn-202"><mml:math id="mml-ieqn-202"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>13</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula id="ieqn-203"><mml:math id="mml-ieqn-203"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> can easily calculate the session key <inline-formula id="ieqn-204"><mml:math id="mml-ieqn-204"><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>. Therefore, it can be concluded that their proposed protocol cannot resist the temporary value disclosure attacks.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s4"><label>4</label><title>The Proposed Protocol</title>
<p>In this section, we introduce the proposed protocol. The protocol comprises four phases: surgeon registration phase, gateway registration phase, robotic arm registration phase, login and authentication phase. Each phase will be comprehensively described in detail next.</p>
<sec id="s4_1"><label>4.1</label><title>Registration Phases</title>
<p>The registration phase mainly includes gateway registration, surgeon registration and robtic arm registration, which will be described in detail.</p>
<p><bold>Surgeon Registration Phase:</bold> Before operating with a robotic arm, a surgeon must register with the <italic>TA</italic> as a legal user via a secure channel. <xref ref-type="fig" rid="fig-3">Fig. 3</xref> shows the surgeon&#x2019;s registration process. The specific steps necessary for this registration are as follows:
<list list-type="simple">
<list-item><label>1)</label><p>The surgeon <inline-formula id="ieqn-205"><mml:math id="mml-ieqn-205"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> selects his own <inline-formula id="ieqn-206"><mml:math id="mml-ieqn-206"><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-207"><mml:math id="mml-ieqn-207"><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-208"><mml:math id="mml-ieqn-208"><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>O</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and a random number <inline-formula id="ieqn-209"><mml:math id="mml-ieqn-209"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and then computes <inline-formula id="ieqn-210"><mml:math id="mml-ieqn-210"><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>O</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-211"><mml:math id="mml-ieqn-211"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-212"><mml:math id="mml-ieqn-212"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-213"><mml:math id="mml-ieqn-213"><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>. Subsequently, <italic>TA</italic> sends <inline-formula id="ieqn-214"><mml:math id="mml-ieqn-214"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> to <italic>TA</italic>.</p></list-item>
<list-item><label>2)</label><p>After receiving the information sent by <inline-formula id="ieqn-215"><mml:math id="mml-ieqn-215"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <italic>TA</italic> selects a random number <inline-formula id="ieqn-216"><mml:math id="mml-ieqn-216"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and then computes <inline-formula id="ieqn-217"><mml:math id="mml-ieqn-217"><mml:mi>X</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-218"><mml:math id="mml-ieqn-218"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-219"><mml:math id="mml-ieqn-219"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. Subsequently, <italic>TA</italic> issues a smart card <italic>SC</italic> to the <inline-formula id="ieqn-220"><mml:math id="mml-ieqn-220"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, stores <inline-formula id="ieqn-221"><mml:math id="mml-ieqn-221"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> into the <italic>SC</italic>, and sends it to <inline-formula id="ieqn-222"><mml:math id="mml-ieqn-222"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>.</p></list-item>
<list-item><label>3)</label><p>After receiving the <italic>SC</italic> sent by <italic>TA</italic>, the surgeon stores <inline-formula id="ieqn-223"><mml:math id="mml-ieqn-223"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in the <italic>SC</italic>.</p></list-item>
</list>
<fig id="fig-3"><label>Figure 3</label><caption><title>Surgeon registration</title></caption><graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="CMES_19595-fig-3.png"/></fig>
<bold>Gateway Registration Phase:</bold> Before being utilized, the gateway must register with the <italic>TA</italic> and generate some private data for the authentication phase. <xref ref-type="fig" rid="fig-4">Fig. 4</xref> shows gateway&#x2019;s registration process. The specific steps required are as follows:
<list list-type="order">
<list-item><p>The gateway selects its own <inline-formula id="ieqn-224"><mml:math id="mml-ieqn-224"><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and sends it to the <italic>TA</italic>.</p></list-item>
<list-item><p>After receiving the message sent by the gateway, <italic>TA</italic> selects a random number <inline-formula id="ieqn-225"><mml:math id="mml-ieqn-225"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, computes <inline-formula id="ieqn-226"><mml:math id="mml-ieqn-226"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-227"><mml:math id="mml-ieqn-227"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:math></inline-formula>, and then sends <inline-formula id="ieqn-228"><mml:math id="mml-ieqn-228"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> to the gateway.</p></list-item>
<list-item><p>Subsequently, the gateway stores <inline-formula id="ieqn-229"><mml:math id="mml-ieqn-229"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in its own memory.</p></list-item>
</list></p>
<fig id="fig-4"><label>Figure 4</label><caption><title>Gateway registration phase</title></caption><graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="CMES_19595-fig-4.png"/></fig>
<p><bold>Robotic Arm Registration Phase:</bold> Because the robotic arm and gateway are in the same system, the robotic arm is solely required to register with the gateway via a secure channel. <xref ref-type="fig" rid="fig-5">Fig. 5</xref> shows robotic arm&#x2019;s registration process. The specific steps required are comprehensively presented as follows:
<list list-type="simple">
<list-item><label>1)</label><p>The robotic arm <inline-formula id="ieqn-230"><mml:math id="mml-ieqn-230"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> selects its identity <inline-formula id="ieqn-231"><mml:math id="mml-ieqn-231"><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and sends it to the gateway via a secure channel.</p></list-item>
<list-item><label>2)</label><p>After receiving a message sent by the robotic arm, gateway selects a random number <inline-formula id="ieqn-232"><mml:math id="mml-ieqn-232"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and computes <inline-formula id="ieqn-233"><mml:math id="mml-ieqn-233"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-234"><mml:math id="mml-ieqn-234"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-235"><mml:math id="mml-ieqn-235"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>; subsequently, <inline-formula id="ieqn-236"><mml:math id="mml-ieqn-236"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> stores <inline-formula id="ieqn-237"><mml:math id="mml-ieqn-237"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and then sends &#x007B;<inline-formula id="ieqn-238"><mml:math id="mml-ieqn-238"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>&#x007D; to <inline-formula id="ieqn-239"><mml:math id="mml-ieqn-239"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>.</p></list-item>
<list-item><label>3)</label><p>Finally <inline-formula id="ieqn-240"><mml:math id="mml-ieqn-240"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> saves &#x007B;<inline-formula id="ieqn-241"><mml:math id="mml-ieqn-241"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>&#x007D; in its memory.</p></list-item>
</list></p>
<fig id="fig-5"><label>Figure 5</label><caption><title>Robotic arm registration phase</title></caption><graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="CMES_19595-fig-5.png"/></fig>
</sec>
<sec id="s4_2"><label>4.2</label><title>Login and Authentication Phase</title>
<p>Before performing long-distance operations, surgeons need to manipulate robotic arms via an access gateway. After <inline-formula id="ieqn-242"><mml:math id="mml-ieqn-242"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> logs into the system, <inline-formula id="ieqn-243"><mml:math id="mml-ieqn-243"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> first verifies <inline-formula id="ieqn-244"><mml:math id="mml-ieqn-244"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>&#x2019;s identity, and then sends an authentication request to <inline-formula id="ieqn-245"><mml:math id="mml-ieqn-245"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. After <inline-formula id="ieqn-246"><mml:math id="mml-ieqn-246"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> completes the authentication, <inline-formula id="ieqn-247"><mml:math id="mml-ieqn-247"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> sends an authentication message to <inline-formula id="ieqn-248"><mml:math id="mml-ieqn-248"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. After mutual authentication, the three entities establish a common session key for communications. The specific login authentication and session key establishment process are shown in <xref ref-type="table" rid="table-3">Table 3</xref> and comprehensively described as follows:
<list list-type="simple">
<list-item><label>1)</label><p><inline-formula id="ieqn-249"><mml:math id="mml-ieqn-249"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> inputes <inline-formula id="ieqn-250"><mml:math id="mml-ieqn-250"><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-251"><mml:math id="mml-ieqn-251"><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, inprints <inline-formula id="ieqn-252"><mml:math id="mml-ieqn-252"><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>O</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and computes <inline-formula id="ieqn-253"><mml:math id="mml-ieqn-253"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>O</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-254"><mml:math id="mml-ieqn-254"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-255"><mml:math id="mml-ieqn-255"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-256"><mml:math id="mml-ieqn-256"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, by checking <inline-formula id="ieqn-257"><mml:math id="mml-ieqn-257"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mover><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>?</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> to verify whether the legality of <inline-formula id="ieqn-258"><mml:math id="mml-ieqn-258"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>&#x2019;s identity. If the verification process is successful, <inline-formula id="ieqn-259"><mml:math id="mml-ieqn-259"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> selects a random number <inline-formula id="ieqn-260"><mml:math id="mml-ieqn-260"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and timestamp <inline-formula id="ieqn-261"><mml:math id="mml-ieqn-261"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, computes <inline-formula id="ieqn-262"><mml:math id="mml-ieqn-262"><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-263"><mml:math id="mml-ieqn-263"><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-264"><mml:math id="mml-ieqn-264"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-265"><mml:math id="mml-ieqn-265"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>X</mml:mi><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-266"><mml:math id="mml-ieqn-266"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-267"><mml:math id="mml-ieqn-267"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-268"><mml:math id="mml-ieqn-268"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-269"><mml:math id="mml-ieqn-269"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, and sends the message <inline-formula id="ieqn-270"><mml:math id="mml-ieqn-270"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> to <inline-formula id="ieqn-271"><mml:math id="mml-ieqn-271"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>.</p></list-item>
<list-item><label>2)</label><p>After receiving the message <inline-formula id="ieqn-272"><mml:math id="mml-ieqn-272"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> sent by <inline-formula id="ieqn-273"><mml:math id="mml-ieqn-273"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-274"><mml:math id="mml-ieqn-274"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> first checks the timestamp <inline-formula id="ieqn-275"><mml:math id="mml-ieqn-275"><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mpadded height="-.3ex" depth="+.3ex"><mml:mstyle displaystyle="false" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mrow><mml:mrow><mml:mpadded height="0" depth="0"><mml:mstyle displaystyle="false" scriptlevel="1"><mml:mo>=</mml:mo></mml:mstyle></mml:mpadded></mml:mrow><mml:mrow><mml:mpadded width="0"><mml:mphantom><mml:msub><mml:mi></mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mphantom></mml:mpadded></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>&#x003C;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mpadded></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi></mml:math></inline-formula>. If the verification is successful, it computes <inline-formula id="ieqn-276"><mml:math id="mml-ieqn-276"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-277"><mml:math id="mml-ieqn-277"><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-278"><mml:math id="mml-ieqn-278"><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-279"><mml:math id="mml-ieqn-279"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-280"><mml:math id="mml-ieqn-280"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-281"><mml:math id="mml-ieqn-281"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-282"><mml:math id="mml-ieqn-282"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, and checks <inline-formula id="ieqn-283"><mml:math id="mml-ieqn-283"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mover><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>?</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> to verify <inline-formula id="ieqn-284"><mml:math id="mml-ieqn-284"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. If the verification passes, <inline-formula id="ieqn-285"><mml:math id="mml-ieqn-285"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> selects the timestamp <inline-formula id="ieqn-286"><mml:math id="mml-ieqn-286"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and random number <inline-formula id="ieqn-287"><mml:math id="mml-ieqn-287"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, computes <inline-formula id="ieqn-288"><mml:math id="mml-ieqn-288"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-289"><mml:math id="mml-ieqn-289"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-290"><mml:math id="mml-ieqn-290"><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-291"><mml:math id="mml-ieqn-291"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>5</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-292"><mml:math id="mml-ieqn-292"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>6</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-293"><mml:math id="mml-ieqn-293"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>7</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-294"><mml:math id="mml-ieqn-294"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>8</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, and then sends the message <inline-formula id="ieqn-295"><mml:math id="mml-ieqn-295"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>5</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>6</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>7</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>8</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> to <inline-formula id="ieqn-296"><mml:math id="mml-ieqn-296"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>.</p></list-item>
<list-item><label>3)</label><p>After receiving the message <inline-formula id="ieqn-297"><mml:math id="mml-ieqn-297"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> sent by <inline-formula id="ieqn-298"><mml:math id="mml-ieqn-298"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-299"><mml:math id="mml-ieqn-299"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> first checks the timestamp <inline-formula id="ieqn-300"><mml:math id="mml-ieqn-300"><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mpadded height="-.3ex" depth="+.3ex"><mml:mstyle displaystyle="false" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mrow><mml:mrow><mml:mpadded height="0" depth="0"><mml:mstyle displaystyle="false" scriptlevel="1"><mml:mo>=</mml:mo></mml:mstyle></mml:mpadded></mml:mrow><mml:mrow><mml:mpadded width="0"><mml:mphantom><mml:msub><mml:mi></mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mphantom></mml:mpadded></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>&#x003C;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mpadded></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi></mml:math></inline-formula>. If the verification is successful, <inline-formula id="ieqn-301"><mml:math id="mml-ieqn-301"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> computes <inline-formula id="ieqn-302"><mml:math id="mml-ieqn-302"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-303"><mml:math id="mml-ieqn-303"><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-304"><mml:math id="mml-ieqn-304"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>5</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-305"><mml:math id="mml-ieqn-305"><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>6</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-306"><mml:math id="mml-ieqn-306"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mover><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>?</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>6</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>; if true <inline-formula id="ieqn-307"><mml:math id="mml-ieqn-307"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> selects <inline-formula id="ieqn-308"><mml:math id="mml-ieqn-308"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and verifies <inline-formula id="ieqn-309"><mml:math id="mml-ieqn-309"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>&#x2019;s identity by computing <inline-formula id="ieqn-310"><mml:math id="mml-ieqn-310"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mover><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>?</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>6</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. If this verification is successful, <inline-formula id="ieqn-311"><mml:math id="mml-ieqn-311"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> selects a random number <inline-formula id="ieqn-312"><mml:math id="mml-ieqn-312"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and timestamp <inline-formula id="ieqn-313"><mml:math id="mml-ieqn-313"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, computes <inline-formula id="ieqn-314"><mml:math id="mml-ieqn-314"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>7</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-315"><mml:math id="mml-ieqn-315"><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>8</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-316"><mml:math id="mml-ieqn-316"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-317"><mml:math id="mml-ieqn-317"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>9</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-318"><mml:math id="mml-ieqn-318"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, and then sends the message <inline-formula id="ieqn-319"><mml:math id="mml-ieqn-319"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>9</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> to the gateway.</p></list-item>
<list-item><label>4)</label><p>After receiving the message <inline-formula id="ieqn-320"><mml:math id="mml-ieqn-320"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> from <inline-formula id="ieqn-321"><mml:math id="mml-ieqn-321"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-322"><mml:math id="mml-ieqn-322"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> first checks the timestamp <inline-formula id="ieqn-323"><mml:math id="mml-ieqn-323"><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mpadded height="-.3ex" depth="+.3ex"><mml:mstyle displaystyle="false" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mrow><mml:mrow><mml:mpadded height="0" depth="0"><mml:mstyle displaystyle="false" scriptlevel="1"><mml:mo>=</mml:mo></mml:mstyle></mml:mpadded></mml:mrow><mml:mrow><mml:mpadded width="0"><mml:mphantom><mml:msub><mml:mi></mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mphantom></mml:mpadded></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>&#x003C;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mpadded></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi></mml:math></inline-formula> and computes <inline-formula id="ieqn-324"><mml:math id="mml-ieqn-324"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-325"><mml:math id="mml-ieqn-325"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-326"><mml:math id="mml-ieqn-326"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>9</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>; subsequently, <inline-formula id="ieqn-327"><mml:math id="mml-ieqn-327"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> verifies the identity of <inline-formula id="ieqn-328"><mml:math id="mml-ieqn-328"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> by calculating <inline-formula id="ieqn-329"><mml:math id="mml-ieqn-329"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>9</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mover><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>?</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>9</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. After successful verification, <inline-formula id="ieqn-330"><mml:math id="mml-ieqn-330"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> selects <inline-formula id="ieqn-331"><mml:math id="mml-ieqn-331"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, computes <inline-formula id="ieqn-332"><mml:math id="mml-ieqn-332"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>11</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-333"><mml:math id="mml-ieqn-333"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-334"><mml:math id="mml-ieqn-334"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>13</mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, and sends message <inline-formula id="ieqn-335"><mml:math id="mml-ieqn-335"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> to <inline-formula id="ieqn-336"><mml:math id="mml-ieqn-336"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>.</p></list-item>
<list-item><label>5)</label><p>When <inline-formula id="ieqn-337"><mml:math id="mml-ieqn-337"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> receives the message from <inline-formula id="ieqn-338"><mml:math id="mml-ieqn-338"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, it first validates the timestamp <inline-formula id="ieqn-339"><mml:math id="mml-ieqn-339"><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mpadded height="-.3ex" depth="+.3ex"><mml:mstyle displaystyle="false" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mrow><mml:mrow><mml:mpadded height="0" depth="0"><mml:mstyle displaystyle="false" scriptlevel="1"><mml:mo>=</mml:mo></mml:mstyle></mml:mpadded></mml:mrow><mml:mrow><mml:mpadded width="0"><mml:mphantom><mml:msub><mml:mi></mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mphantom></mml:mpadded></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>&#x003C;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mpadded></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi></mml:math></inline-formula>, then computes <inline-formula id="ieqn-340"><mml:math id="mml-ieqn-340"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-341"><mml:math id="mml-ieqn-341"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>11</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-342"><mml:math id="mml-ieqn-342"><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-343"><mml:math id="mml-ieqn-343"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-344"><mml:math id="mml-ieqn-344"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>13</mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, and finally verifies <inline-formula id="ieqn-345"><mml:math id="mml-ieqn-345"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>13</mml:mn></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mover><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>?</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>13</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. If the verification is successful, <inline-formula id="ieqn-346"><mml:math id="mml-ieqn-346"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> saves <italic>SK</italic> for future communication.</p></list-item>
</list></p>
<table-wrap id="table-3"><label>Table 3</label><caption><title>Login and authentication phase</title></caption>
<table frame="hsides">
<colgroup>
<col align="left"/>
<col align="left"/>
<col align="left"/>
</colgroup>
<thead>
<tr>
<th align="left"><inline-formula id="ieqn-555"><mml:math id="mml-ieqn-555"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></th>
<th align="left"><inline-formula id="ieqn-556"><mml:math id="mml-ieqn-556"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></th>
<th align="left"><inline-formula id="ieqn-557"><mml:math id="mml-ieqn-557"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td align="left">Inputs <inline-formula id="ieqn-558"><mml:math id="mml-ieqn-558"><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, imprints <inline-formula id="ieqn-559"><mml:math id="mml-ieqn-559"><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>O</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"/>
<td align="left"/>
</tr>
<tr>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-560"><mml:math id="mml-ieqn-560"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>O</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"/>
<td align="left"/>
</tr>
<tr>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-561"><mml:math id="mml-ieqn-561"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"/>
<td align="left"/>
</tr>
<tr>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-562"><mml:math id="mml-ieqn-562"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"/>
<td align="left"/>
</tr>
<tr>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-563"><mml:math id="mml-ieqn-563"><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mover><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>?</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. Selects <inline-formula id="ieqn-564"><mml:math id="mml-ieqn-564"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"/>
<td align="left"/>
</tr>
<tr>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-565"><mml:math id="mml-ieqn-565"><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"/>
<td align="left"/>
</tr>
<tr>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-566"><mml:math id="mml-ieqn-566"><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"/>
<td align="left"/>
</tr>
<tr>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-567"><mml:math id="mml-ieqn-567"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"/>
<td align="left"/>
</tr>
<tr>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-568"><mml:math id="mml-ieqn-568"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>X</mml:mi><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"/>
<td align="left"/>
</tr>
<tr>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-569"><mml:math id="mml-ieqn-569"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"/>
<td align="left"/>
</tr>
<tr>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-570"><mml:math id="mml-ieqn-570"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"/>
<td align="left"/>
</tr>
<tr>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-571"><mml:math id="mml-ieqn-571"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"/>
<td align="left"/>
</tr>
<tr>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-572"><mml:math id="mml-ieqn-572"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"/>
<td align="left"/>
</tr>
<tr>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-573"><mml:math id="mml-ieqn-573"><mml:mrow><mml:mover><mml:mo stretchy="false">&#x27F6;</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"/>
<td align="left"/>
</tr>
<tr>
<td align="left"/>
<td align="left">Checks <inline-formula id="ieqn-574"><mml:math id="mml-ieqn-574"><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mpadded height="-.3ex" depth="+.3ex"><mml:mstyle displaystyle="false" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mrow><mml:mrow><mml:mpadded height="0" depth="0"><mml:mstyle displaystyle="false" scriptlevel="1"><mml:mo>=</mml:mo></mml:mstyle></mml:mpadded></mml:mrow><mml:mrow><mml:mpadded width="0"><mml:mphantom><mml:msub><mml:mi></mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mphantom></mml:mpadded></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>&#x003C;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mpadded></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"/>
</tr>
<tr>
<td align="left"/>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-575"><mml:math id="mml-ieqn-575"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"/>
</tr>
<tr>
<td align="left"/>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-576"><mml:math id="mml-ieqn-576"><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"/>
</tr>
<tr>
<td align="left"/>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-577"><mml:math id="mml-ieqn-577"><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"/>
</tr>
<tr>
<td align="left"/>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-578"><mml:math id="mml-ieqn-578"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"/>
</tr>
<tr>
<td align="left"/>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-579"><mml:math id="mml-ieqn-579"><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"/>
</tr>
<tr>
<td align="left"/>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-580"><mml:math id="mml-ieqn-580"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"/>
</tr>
<tr>
<td align="left"/>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-581"><mml:math id="mml-ieqn-581"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"/>
</tr>
<tr>
<td align="left"/>
<td align="left">Checks <inline-formula id="ieqn-582"><mml:math id="mml-ieqn-582"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mover><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>?</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. Selects <inline-formula id="ieqn-583"><mml:math id="mml-ieqn-583"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"/>
</tr>
<tr>
<td align="left"/>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-584"><mml:math id="mml-ieqn-584"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"/>
</tr>
<tr>
<td align="left"/>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-585"><mml:math id="mml-ieqn-585"><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>5</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"/>
</tr>
<tr>
<td align="left"/>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-586"><mml:math id="mml-ieqn-586"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>6</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"/>
</tr>
<tr>
<td align="left"/>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-587"><mml:math id="mml-ieqn-587"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>7</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"/>
</tr>
<tr>
<td align="left"/>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-588"><mml:math id="mml-ieqn-588"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>8</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"/>
</tr>
<tr>
<td align="left"/>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-589"><mml:math id="mml-ieqn-589"><mml:mrow><mml:mover><mml:mo stretchy="false">&#x27F6;</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>5</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>6</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>7</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>8</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"/>
</tr>
<tr>
<td align="left"/>
<td align="left"/>
<td align="left">Checks <inline-formula id="ieqn-590"><mml:math id="mml-ieqn-590"><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mpadded height="-.3ex" depth="+.3ex"><mml:mstyle displaystyle="false" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mrow><mml:mrow><mml:mpadded height="0" depth="0"><mml:mstyle displaystyle="false" scriptlevel="1"><mml:mo>=</mml:mo></mml:mstyle></mml:mpadded></mml:mrow><mml:mrow><mml:mpadded width="0"><mml:mphantom><mml:msub><mml:mi></mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mphantom></mml:mpadded></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>&#x003C;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mpadded></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td align="left"/>
<td align="left"/>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-591"><mml:math id="mml-ieqn-591"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td align="left"/>
<td align="left"/>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-592"><mml:math id="mml-ieqn-592"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>5</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td align="left"/>
<td align="left"/>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-593"><mml:math id="mml-ieqn-593"><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>6</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td align="left"/>
<td align="left"/>
<td align="left">Checks <inline-formula id="ieqn-594"><mml:math id="mml-ieqn-594"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mover><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>?</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>6</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. Selects <inline-formula id="ieqn-595"><mml:math id="mml-ieqn-595"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td align="left"/>
<td align="left"/>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-596"><mml:math id="mml-ieqn-596"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>7</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td align="left"/>
<td align="left"/>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-597"><mml:math id="mml-ieqn-597"><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>8</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td align="left"/>
<td align="left"/>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-598"><mml:math id="mml-ieqn-598"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td align="left"/>
<td align="left"/>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-599"><mml:math id="mml-ieqn-599"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>9</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td align="left"/>
<td align="left"/>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-600"><mml:math id="mml-ieqn-600"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td align="left"/>
<td align="left"/>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-601"><mml:math id="mml-ieqn-601"><mml:mrow><mml:mover><mml:mo stretchy="false">&#x27F6;</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>9</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td align="left"/>
<td align="left">Checks <inline-formula id="ieqn-602"><mml:math id="mml-ieqn-602"><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mpadded height="-.3ex" depth="+.3ex"><mml:mstyle displaystyle="false" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mrow><mml:mrow><mml:mpadded height="0" depth="0"><mml:mstyle displaystyle="false" scriptlevel="1"><mml:mo>=</mml:mo></mml:mstyle></mml:mpadded></mml:mrow><mml:mrow><mml:mpadded width="0"><mml:mphantom><mml:msub><mml:mi></mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mphantom></mml:mpadded></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>&#x003C;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mpadded></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"/>
</tr>
<tr>
<td align="left"/>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-603"><mml:math id="mml-ieqn-603"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"/>
</tr>
<tr>
<td align="left"/>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-604"><mml:math id="mml-ieqn-604"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"/>
</tr>
<tr>
<td align="left"/>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-605"><mml:math id="mml-ieqn-605"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>9</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"/>
</tr>
<tr>
<td align="left"/>
<td align="left">Check <inline-formula id="ieqn-606"><mml:math id="mml-ieqn-606"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>9</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mover><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>?</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>9</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. Selects <inline-formula id="ieqn-607"><mml:math id="mml-ieqn-607"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"/>
</tr>
<tr>
<td align="left"/>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-608"><mml:math id="mml-ieqn-608"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>11</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"/>
</tr>
<tr>
<td align="left"/>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-609"><mml:math id="mml-ieqn-609"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"/>
</tr>
<tr>
<td align="left"/>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-610"><mml:math id="mml-ieqn-610"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>13</mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"/>
</tr>
<tr>
<td align="left"/>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-611"><mml:math id="mml-ieqn-611"><mml:mrow><mml:mover><mml:mo stretchy="false">&#x27F6;</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>11</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"/>
</tr>
<tr>
<td align="left">Checks <inline-formula id="ieqn-612"><mml:math id="mml-ieqn-612"><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mpadded height="-.3ex" depth="+.3ex"><mml:mstyle displaystyle="false" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mrow><mml:mrow><mml:mpadded height="0" depth="0"><mml:mstyle displaystyle="false" scriptlevel="1"><mml:mo>=</mml:mo></mml:mstyle></mml:mpadded></mml:mrow><mml:mrow><mml:mpadded width="0"><mml:mphantom><mml:msub><mml:mi></mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mphantom></mml:mpadded></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>&#x003C;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mpadded></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"/>
<td align="left"/>
</tr>
<tr>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-613"><mml:math id="mml-ieqn-613"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"/>
<td align="left"/>
</tr>
<tr>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-614"><mml:math id="mml-ieqn-614"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>11</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"/>
<td align="left"/>
</tr>
<tr>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-615"><mml:math id="mml-ieqn-615"><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"/>
<td align="left"/>
</tr>
<tr>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-616"><mml:math id="mml-ieqn-616"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"/>
<td align="left"/>
</tr>
<tr>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-617"><mml:math id="mml-ieqn-617"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>13</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"/>
<td align="left"/>
</tr>
<tr>
<td align="left">checks <inline-formula id="ieqn-618"><mml:math id="mml-ieqn-618"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>13</mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mover><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>?</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>13</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"/>
<td align="left"/>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
</sec>
</sec>
<sec id="s5"><label>5</label><title>Security Analysis</title>
<p>In this section, we adopt Proverif, ROR model, and informal analysis to validate the security of our proposed protocol</p>
<sec id="s5_1"><label>5.1</label><title>Proverif</title>
<p>Four entities are adopted in our protocol: <italic>TA</italic>, <inline-formula id="ieqn-347"><mml:math id="mml-ieqn-347"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-348"><mml:math id="mml-ieqn-348"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-349"><mml:math id="mml-ieqn-349"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. According to the registration and authentication processes of the four entities in the protocol, we utilize Proverif [<xref ref-type="bibr" rid="ref-45">45</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-46">46</xref>] to describe the entire protocol process, which is comprehensively presented below:
<list list-type="simple">
<list-item><label>1)</label><p><italic>ch</italic> and <italic>sch</italic> are used to represent common channel and secure channel, respectively. The registration phase is carried out on the secure channel, while the login and authentication phase is conducted on the public channel. The session key adopts <inline-formula id="ieqn-350"><mml:math id="mml-ieqn-350"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-351"><mml:math id="mml-ieqn-351"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula id="ieqn-352"><mml:math id="mml-ieqn-352"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> to represent the session key of the surgeon, robotic arm, and gateway, respectively. We also define some operations, such as <italic>hash</italic>, <italic>XOR</italic>, etc. The defined query is adopted for security verification. The specific function definition is presented in <xref ref-type="fig" rid="fig-6">Figs. 6a</xref>&#x2013;<xref ref-type="fig" rid="fig-6">6c</xref>.</p></list-item>
<list-item><label>2)</label><p><inline-formula id="ieqn-353"><mml:math id="mml-ieqn-353"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>&#x2019;s process is illustrated in <xref ref-type="fig" rid="fig-7">Fig. 7a</xref>.</p></list-item>
<list-item><label>3)</label><p><inline-formula id="ieqn-354"><mml:math id="mml-ieqn-354"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>&#x2019;s process is presented in <xref ref-type="fig" rid="fig-7">Fig. 7b</xref>.</p></list-item>
<list-item><label>4)</label><p><inline-formula id="ieqn-355"><mml:math id="mml-ieqn-355"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>&#x2019;s process is illustrated in <xref ref-type="fig" rid="fig-7">Fig. 7c</xref>.</p></list-item>
<list-item><label>5)</label><p><italic>TA</italic>&#x2019;s process is shown in <xref ref-type="fig" rid="fig-7">Fig. 7d</xref>.</p></list-item>
<list-item><label>6)</label><p><xref ref-type="fig" rid="fig-6">Fig. 6d</xref> presents the obtained verification results. The final results are &#x201C;Query not attacker (SKi[]) is true,&#x201D; &#x201C;Query not attacker (SKj[]) is true,&#x201D; &#x201C;Query not attacker (SKk[]),&#x201D; &#x201C;Query inj-event (SurgeonAuthed) &#x003D;&#x003D;&#x003E; inj-event (SurgeonStarted) is true,&#x201D; &#x201C;Query inj-event (RMAcGateway) &#x003D;&#x003D;&#x003E; inj-event(GatewayAcSurgeon) is true,&#x201D; &#x201C;Query inj-event(GatewayAcRM) &#x003D;&#x003D;&#x003E; inj-event(RMAcGateway) is true,&#x201D; and &#x201C;Query inj-event(SurgeonAcGateway) &#x003D;&#x003D;&#x003E; inj-event(GatewayAcRM) is true.&#x201D; Therefore, our protocol can successfully pass the security verification of Proverif and resist attacks.</p></list-item>
</list></p>
<fig id="fig-6"><label>Figure 6</label><caption><title>Definitions and results</title></caption><graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="CMES_19595-fig-6.png"/></fig>
<fig id="fig-7"><label>Figure 7</label><caption><title>Process</title></caption><graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="CMES_19595-fig-7.png"/></fig>
</sec>
<sec id="s5_2"><label>5.2</label><title>Formal Security Analysis</title>
<p>In this section, we perform a security analysis on the proposed protocol in the ROR [<xref ref-type="bibr" rid="ref-19">19</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-47">47</xref>] model to demonstrate the protocol&#x2019;s security.</p>
<sec id="s5_2_1"><label>5.2.1</label><title>ROR Model</title>
<p>The proposed protocol contains four entities: a surgeon, gateway, <italic>TA</italic>, and robotic arm. In the ROR model, we adopt <inline-formula id="ieqn-356"><mml:math id="mml-ieqn-356"><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-357"><mml:math id="mml-ieqn-357"><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-358"><mml:math id="mml-ieqn-358"><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula id="ieqn-359"><mml:math id="mml-ieqn-359"><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> to denote the <inline-formula id="ieqn-360"><mml:math id="mml-ieqn-360"><mml:mi>x</mml:mi></mml:math></inline-formula>-th doctor&#x2019;s instance, <inline-formula id="ieqn-361"><mml:math id="mml-ieqn-361"><mml:mi>y</mml:mi></mml:math></inline-formula>-th robot arm instance, <inline-formula id="ieqn-362"><mml:math id="mml-ieqn-362"><mml:mi>z</mml:mi></mml:math></inline-formula>-th gateway, and the <inline-formula id="ieqn-363"><mml:math id="mml-ieqn-363"><mml:mi>n</mml:mi></mml:math></inline-formula>-th <italic>TA</italic>, respectively. We assume that attacker <inline-formula id="ieqn-364"><mml:math id="mml-ieqn-364"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> can possess the following query capabilities: <inline-formula id="ieqn-365"><mml:math id="mml-ieqn-365"><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-366"><mml:math id="mml-ieqn-366"><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-367"><mml:math id="mml-ieqn-367"><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula id="ieqn-368"><mml:math id="mml-ieqn-368"><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>.</p>
<p><inline-formula id="ieqn-369"><mml:math id="mml-ieqn-369"><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>: If the attacker executes this query, it intercepts the messages transmitted between <inline-formula id="ieqn-370"><mml:math id="mml-ieqn-370"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-371"><mml:math id="mml-ieqn-371"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-372"><mml:math id="mml-ieqn-372"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> on the public channel. The specific query is shown in <xref ref-type="table" rid="table-4">Table 4</xref>.</p>
<table-wrap id="table-4"><label>Table 4</label><caption><title>Simulation of <italic>Execute</italic></title></caption>
<table frame="hsides">
<colgroup>
<col align="left"/>
</colgroup>
<tbody>
<tr>
<td align="left">On a <italic>Execute</italic> query, we use the simulation of Send query to do the following operations:</td>
</tr>
<tr>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-676"><mml:math id="mml-ieqn-676"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-677"><mml:math id="mml-ieqn-677"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>5</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>6</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>7</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>8</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-678"><mml:math id="mml-ieqn-678"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>5</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>6</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>7</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>8</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>9</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-679"><mml:math id="mml-ieqn-679"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>9</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>11</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td align="left">This query is answered by <inline-formula id="ieqn-680"><mml:math id="mml-ieqn-680"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>5</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>6</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>7</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>8</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></inline-formula>,</td>
</tr>
<tr>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-681"><mml:math id="mml-ieqn-681"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>9</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-682"><mml:math id="mml-ieqn-682"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>11</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p><inline-formula id="ieqn-373"><mml:math id="mml-ieqn-373"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>: If the attacker executes this query, it sends the message <italic>M</italic> to <italic>Y</italic>, and can receive a response from <italic>Y</italic>. The specific query is shown in <xref ref-type="table" rid="table-5">Table 5</xref>.</p>
<table-wrap id="table-5"><label>Table 5</label><caption><title>Simulation of <italic>Send</italic> query</title></caption>
<table frame="hsides">
<colgroup>
<col align="left"/>
</colgroup>
<thead>
<tr>
<th></th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td align="left">On a query <inline-formula id="ieqn-619"><mml:math id="mml-ieqn-619"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, assuming that <inline-formula id="ieqn-620"><mml:math id="mml-ieqn-620"><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is a normal state, we perform the following operations. Select <inline-formula id="ieqn-621"><mml:math id="mml-ieqn-621"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and compute <inline-formula id="ieqn-622"><mml:math id="mml-ieqn-622"><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-623"><mml:math id="mml-ieqn-623"><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-624"><mml:math id="mml-ieqn-624"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-625"><mml:math id="mml-ieqn-625"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>X</mml:mi><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-626"><mml:math id="mml-ieqn-626"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-627"><mml:math id="mml-ieqn-627"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-628"><mml:math id="mml-ieqn-628"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-629"><mml:math id="mml-ieqn-629"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>. Then, the query is answered by <inline-formula id="ieqn-630"><mml:math id="mml-ieqn-630"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td align="left">On a query <inline-formula id="ieqn-631"><mml:math id="mml-ieqn-631"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, and assume that <inline-formula id="ieqn-632"><mml:math id="mml-ieqn-632"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A0;</mml:mi><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is a normal state to perform<break/>the following operations. Compute <inline-formula id="ieqn-633"><mml:math id="mml-ieqn-633"><mml:mi>x</mml:mi></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-634"><mml:math id="mml-ieqn-634"><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-635"><mml:math id="mml-ieqn-635"><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-636"><mml:math id="mml-ieqn-636"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-637"><mml:math id="mml-ieqn-637"><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-638"><mml:math id="mml-ieqn-638"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-639"><mml:math id="mml-ieqn-639"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and check <inline-formula id="ieqn-640"><mml:math id="mml-ieqn-640"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>,<break/>if equal, select <inline-formula id="ieqn-641"><mml:math id="mml-ieqn-641"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and compute <inline-formula id="ieqn-642"><mml:math id="mml-ieqn-642"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-643"><mml:math id="mml-ieqn-643"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-644"><mml:math id="mml-ieqn-644"><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-645"><mml:math id="mml-ieqn-645"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>5</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-646"><mml:math id="mml-ieqn-646"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>6</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-647"><mml:math id="mml-ieqn-647"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>7</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-648"><mml:math id="mml-ieqn-648"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>8</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>.<break/>Then, the query is answered by <inline-formula id="ieqn-649"><mml:math id="mml-ieqn-649"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>5</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>6</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>7</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>8</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>.</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">On a query <inline-formula id="ieqn-650"><mml:math id="mml-ieqn-650"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>5</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>6</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>7</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>8</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, and assume that <inline-formula id="ieqn-651"><mml:math id="mml-ieqn-651"><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, is a normal state to perform the following operations. Compute <inline-formula id="ieqn-652"><mml:math id="mml-ieqn-652"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-653"><mml:math id="mml-ieqn-653"><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-654"><mml:math id="mml-ieqn-654"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-655"><mml:math id="mml-ieqn-655"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>6</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and check <inline-formula id="ieqn-656"><mml:math id="mml-ieqn-656"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>6</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, if equal, select <inline-formula id="ieqn-657"><mml:math id="mml-ieqn-657"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and compute <inline-formula id="ieqn-658"><mml:math id="mml-ieqn-658"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-659"><mml:math id="mml-ieqn-659"><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-660"><mml:math id="mml-ieqn-660"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>K</mml:mi></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-661"><mml:math id="mml-ieqn-661"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>9</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-662"><mml:math id="mml-ieqn-662"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. Then, the query is answered by <inline-formula id="ieqn-663"><mml:math id="mml-ieqn-663"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>9</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. On a query <inline-formula id="ieqn-664"><mml:math id="mml-ieqn-664"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>9</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, and assume that <inline-formula id="ieqn-665"><mml:math id="mml-ieqn-665"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A0;</mml:mi><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, is a normal state to perform the following operations. Compute <inline-formula id="ieqn-666"><mml:math id="mml-ieqn-666"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>9</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and check <inline-formula id="ieqn-667"><mml:math id="mml-ieqn-667"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>9</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, if equal, select <inline-formula id="ieqn-668"><mml:math id="mml-ieqn-668"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and compute <inline-formula id="ieqn-669"><mml:math id="mml-ieqn-669"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>11</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>13</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. Then, the query is answered by <inline-formula id="ieqn-670"><mml:math id="mml-ieqn-670"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>11</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>.</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">On a query <inline-formula id="ieqn-671"><mml:math id="mml-ieqn-671"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>11</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, and assume that <inline-formula id="ieqn-672"><mml:math id="mml-ieqn-672"><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, is a normal state to perform the following operations. Compute <inline-formula id="ieqn-673"><mml:math id="mml-ieqn-673"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>13</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and check <inline-formula id="ieqn-674"><mml:math id="mml-ieqn-674"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>9</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, if equal, compute <inline-formula id="ieqn-675"><mml:math id="mml-ieqn-675"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>. Otherwise, it will be terminated. Finally, the user instance accepts and terminates.</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p><inline-formula id="ieqn-374"><mml:math id="mml-ieqn-374"><mml:mi>H</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>: If an attacker executes this query, it enters a string and gets its hash value. The specific query is shown in <xref ref-type="table" rid="table-6">Table 6</xref>.</p>
<table-wrap id="table-6"><label>Table 6</label><caption><title>Simulation of <italic>Hash</italic>, <italic>Corrupt</italic>, and <italic>Test</italic> query</title></caption>
<table frame="hsides">
<colgroup>
<col align="left"/>
</colgroup>
<tbody>
<tr>
<td align="left">For a record <inline-formula id="ieqn-683"><mml:math id="mml-ieqn-683"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> that appears in the <inline-formula id="ieqn-684"><mml:math id="mml-ieqn-684"><mml:mi>H</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> query, renturn <inline-formula id="ieqn-685"><mml:math id="mml-ieqn-685"><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>H</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>. Otherwise, select an element <inline-formula id="ieqn-686"><mml:math id="mml-ieqn-686"><mml:mi>s</mml:mi></mml:math></inline-formula>, add the record <inline-formula id="ieqn-687"><mml:math id="mml-ieqn-687"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> to the list, and return <inline-formula id="ieqn-688"><mml:math id="mml-ieqn-688"><mml:mi>s</mml:mi></mml:math></inline-formula>.</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">On a query <inline-formula id="ieqn-689"><mml:math id="mml-ieqn-689"><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, and if <inline-formula id="ieqn-690"><mml:math id="mml-ieqn-690"><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is accepted, the query is answered by the parameter <inline-formula id="ieqn-691"><mml:math id="mml-ieqn-691"><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo></mml:math></inline-formula> in the smart card.</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">On a <italic>Test</italic> query, flip a coin <italic>c</italic> to get the result of <italic>SK</italic>. If <inline-formula id="ieqn-692"><mml:math id="mml-ieqn-692"><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>, return <italic>SK</italic>; otherwise, return a string of the same length.</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p><inline-formula id="ieqn-375"><mml:math id="mml-ieqn-375"><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>: If an attacker executes this query, it obtains the private value of an entity, such as a long-term private key, a parameter stored in <italic>SC</italic>, or a temporary message. The specific query is shown in <xref ref-type="table" rid="table-6">Table 6</xref>.</p>
<p><inline-formula id="ieqn-376"><mml:math id="mml-ieqn-376"><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>: If the attacker executes this query, it flips a coin <italic>c</italic>. If <inline-formula id="ieqn-377"><mml:math id="mml-ieqn-377"><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-378"><mml:math id="mml-ieqn-378"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> obtains the correct <italic>SK</italic>, and if <inline-formula id="ieqn-379"><mml:math id="mml-ieqn-379"><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-380"><mml:math id="mml-ieqn-380"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> obtains a string with an equal length to the <italic>SK</italic>. The specific query is shown in <xref ref-type="table" rid="table-6">Table 6</xref>.</p>
</sec>
<sec id="s5_2_2"><label>5.2.2</label><title>Theorem</title>
<p>In the ROR model, if <inline-formula id="ieqn-381"><mml:math id="mml-ieqn-381"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> can execute the queries <inline-formula id="ieqn-382"><mml:math id="mml-ieqn-382"><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-383"><mml:math id="mml-ieqn-383"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-384"><mml:math id="mml-ieqn-384"><mml:mi>H</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-385"><mml:math id="mml-ieqn-385"><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula id="ieqn-386"><mml:math id="mml-ieqn-386"><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, then the probability that the attacker can break the proposed protocol <italic>P</italic> in polynomial time is: <inline-formula id="ieqn-387"><mml:math id="mml-ieqn-387"><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>v</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">P</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:msubsup><mml:mi>q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:msup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>s</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>l</mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo></mml:math></inline-formula>. Here, <inline-formula id="ieqn-388"><mml:math id="mml-ieqn-388"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> denotes the number of queries executed; <inline-formula id="ieqn-389"><mml:math id="mml-ieqn-389"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> refers to the number of <italic>Hash</italic> executions; <italic>C&#x2019;</italic> and <italic>s</italic>&#x2019; are two constants, and <italic>l</italic> represents the bit length of the biological information [<xref ref-type="bibr" rid="ref-48">48</xref>].</p>
</sec>
<sec id="s5_2_3"><label>5.2.3</label><title>Proof</title>
<p>We played five rounds of the game, <inline-formula id="ieqn-390"><mml:math id="mml-ieqn-390"><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>. <inline-formula id="ieqn-391"><mml:math id="mml-ieqn-391"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> is denoted as the probability that <inline-formula id="ieqn-392"><mml:math id="mml-ieqn-392"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> can win in <inline-formula id="ieqn-393"><mml:math id="mml-ieqn-393"><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. The detailed simulation steps of the query in the game are presented below.</p>
<p><inline-formula id="ieqn-394"><mml:math id="mml-ieqn-394"><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>: This game commences by flipping a coin <italic>c</italic>. <inline-formula id="ieqn-395"><mml:math id="mml-ieqn-395"><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> does not perform query; hence, we can obtain the probability that <inline-formula id="ieqn-396"><mml:math id="mml-ieqn-396"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> can successfully break <italic>P</italic> as follows:
<disp-formula id="eqn-1"><label>(1)</label><mml:math id="mml-eqn-1" display="block"><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>v</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">P</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p><inline-formula id="ieqn-397"><mml:math id="mml-ieqn-397"><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>: <inline-formula id="ieqn-398"><mml:math id="mml-ieqn-398"><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is an execute query added to <inline-formula id="ieqn-399"><mml:math id="mml-ieqn-399"><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. A can only intercept messages <inline-formula id="ieqn-400"><mml:math id="mml-ieqn-400"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> transmitted on the common channel in <inline-formula id="ieqn-401"><mml:math id="mml-ieqn-401"><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. Subsequently, <inline-formula id="ieqn-402"><mml:math id="mml-ieqn-402"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> will obtain <italic>SK</italic> by <inline-formula id="ieqn-403"><mml:math id="mml-ieqn-403"><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> query; however, <inline-formula id="ieqn-404"><mml:math id="mml-ieqn-404"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> cannot be obtained. Hence, the probability of <inline-formula id="ieqn-405"><mml:math id="mml-ieqn-405"><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is equal to that of <inline-formula id="ieqn-406"><mml:math id="mml-ieqn-406"><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>.
<disp-formula id="eqn-2"><label>(2)</label><mml:math id="mml-eqn-2" display="block"><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p><inline-formula id="ieqn-407"><mml:math id="mml-ieqn-407"><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>: <inline-formula id="ieqn-408"><mml:math id="mml-ieqn-408"><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is based on <inline-formula id="ieqn-409"><mml:math id="mml-ieqn-409"><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> with the addition of Send query, and according to Zipf&#x2019;s law [<xref ref-type="bibr" rid="ref-48">48</xref>], we can obtain the probability of <inline-formula id="ieqn-410"><mml:math id="mml-ieqn-410"><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> as follows:
<disp-formula id="eqn-3"><label>(3)</label><mml:math id="mml-eqn-3" display="block"><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>l</mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p><inline-formula id="ieqn-411"><mml:math id="mml-ieqn-411"><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>: <inline-formula id="ieqn-412"><mml:math id="mml-ieqn-412"><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is based on <inline-formula id="ieqn-413"><mml:math id="mml-ieqn-413"><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> with the <italic>Hash</italic> query added and the <italic>Send</italic> query removed. According to the birthday paradox, we can get the probability of <inline-formula id="ieqn-414"><mml:math id="mml-ieqn-414"><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> as:
<disp-formula id="eqn-4"><label>(4)</label><mml:math id="mml-eqn-4" display="block"><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p><inline-formula id="ieqn-415"><mml:math id="mml-ieqn-415"><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>: In <inline-formula id="ieqn-416"><mml:math id="mml-ieqn-416"><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, we analyze two events to verify the security of <inline-formula id="ieqn-417"><mml:math id="mml-ieqn-417"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>. One is to verify perfect forward security by obtaining the long-term key <italic>x</italic> of <italic>TA</italic>, and the other is to obtain temporary information to verify that the protocol can resist temporary information disclosure attacks.
<list list-type="simple">
<list-item><label>1)</label><p>Perfect forward security: <inline-formula id="ieqn-418"><mml:math id="mml-ieqn-418"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> adopts <inline-formula id="ieqn-419"><mml:math id="mml-ieqn-419"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> to obtain the long-term key <italic>x</italic> of <italic>TA</italic>, or <inline-formula id="ieqn-420"><mml:math id="mml-ieqn-420"><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-421"><mml:math id="mml-ieqn-421"><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> or <inline-formula id="ieqn-422"><mml:math id="mml-ieqn-422"><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> to obtain the private value of the registration phase.</p></list-item>
<list-item><label>2)</label><p>Temporary information disclosure attack: <inline-formula id="ieqn-423"><mml:math id="mml-ieqn-423"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> adopts <inline-formula id="ieqn-424"><mml:math id="mml-ieqn-424"><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-425"><mml:math id="mml-ieqn-425"><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> or <inline-formula id="ieqn-426"><mml:math id="mml-ieqn-426"><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> to obtain the temporary information of the three parties.</p></list-item>
</list></p>
<p>For the first event, even if <inline-formula id="ieqn-427"><mml:math id="mml-ieqn-427"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> gets the long-term key <italic>x</italic> of <italic>TA</italic>, or the private values of both in the registration phase, the random numbers <inline-formula id="ieqn-428"><mml:math id="mml-ieqn-428"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-429"><mml:math id="mml-ieqn-429"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> cannot be computed; hence, <inline-formula id="ieqn-430"><mml:math id="mml-ieqn-430"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> cannot compute the value of <italic>SK</italic>, where <inline-formula id="ieqn-431"><mml:math id="mml-ieqn-431"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>. For the second event, even if <inline-formula id="ieqn-432"><mml:math id="mml-ieqn-432"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> can obtain <inline-formula id="ieqn-433"><mml:math id="mml-ieqn-433"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, the values of <inline-formula id="ieqn-434"><mml:math id="mml-ieqn-434"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula id="ieqn-435"><mml:math id="mml-ieqn-435"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are kept secret; hence, <italic>SK</italic> cannot be computed. Similarly, even if <inline-formula id="ieqn-436"><mml:math id="mml-ieqn-436"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> can obtain <inline-formula id="ieqn-437"><mml:math id="mml-ieqn-437"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> or <inline-formula id="ieqn-438"><mml:math id="mml-ieqn-438"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, the value of <italic>SK</italic> cannot be computed. Accordingly, we can obtain the probability of <inline-formula id="ieqn-439"><mml:math id="mml-ieqn-439"><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> as:
<disp-formula id="eqn-5"><label>(5)</label><mml:math id="mml-eqn-5" display="block"><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>l</mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p><inline-formula id="ieqn-440"><mml:math id="mml-ieqn-440"><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>5</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>: In <inline-formula id="ieqn-441"><mml:math id="mml-ieqn-441"><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>5</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-442"><mml:math id="mml-ieqn-442"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> adopts <inline-formula id="ieqn-443"><mml:math id="mml-ieqn-443"><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> to query the smart card for parameters <inline-formula id="ieqn-444"><mml:math id="mml-ieqn-444"><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo></mml:math></inline-formula> and we show that that the proposed protocol is resistant to offline key guessing attacks. <inline-formula id="ieqn-445"><mml:math id="mml-ieqn-445"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is registered using the password <inline-formula id="ieqn-446"><mml:math id="mml-ieqn-446"><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and biometric <inline-formula id="ieqn-447"><mml:math id="mml-ieqn-447"><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. <inline-formula id="ieqn-448"><mml:math id="mml-ieqn-448"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> attempts to guess <inline-formula id="ieqn-449"><mml:math id="mml-ieqn-449"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>; however, <inline-formula id="ieqn-450"><mml:math id="mml-ieqn-450"><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-451"><mml:math id="mml-ieqn-451"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-452"><mml:math id="mml-ieqn-452"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are kept secret. The probability that <inline-formula id="ieqn-453"><mml:math id="mml-ieqn-453"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> guesses bits of biological information is: <inline-formula id="ieqn-454"><mml:math id="mml-ieqn-454"><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>l</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> [<xref ref-type="bibr" rid="ref-49">49</xref>]. In Zipf&#x2019;s law [<xref ref-type="bibr" rid="ref-48">48</xref>], when <inline-formula id="ieqn-455"><mml:math id="mml-ieqn-455"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2266;</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mn>6</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, the probability that <inline-formula id="ieqn-456"><mml:math id="mml-ieqn-456"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> can guess the password is greater than 0.5. Therefore, we can obtain the probability of <inline-formula id="ieqn-457"><mml:math id="mml-ieqn-457"><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>5</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> as:
<disp-formula id="eqn-6"><label>(6)</label><mml:math id="mml-eqn-6" display="block"><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>5</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:msup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>s</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>l</mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p><inline-formula id="ieqn-458"><mml:math id="mml-ieqn-458"><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>6</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>: In <inline-formula id="ieqn-459"><mml:math id="mml-ieqn-459"><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>6</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, to verify whether the protocol <italic>P</italic> can resist the impersonate attack, <inline-formula id="ieqn-460"><mml:math id="mml-ieqn-460"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> queries <inline-formula id="ieqn-461"><mml:math id="mml-ieqn-461"><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, and the game is terminated. Hence, we can obtain the probability of <inline-formula id="ieqn-462"><mml:math id="mml-ieqn-462"><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>6</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> as:
<disp-formula id="eqn-7"><label>(7)</label><mml:math id="mml-eqn-7" display="block"><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>6</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>5</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p>Because the probabilities of the success and failure of <inline-formula id="ieqn-463"><mml:math id="mml-ieqn-463"><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>6</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are equal, the probability that <inline-formula id="ieqn-464"><mml:math id="mml-ieqn-464"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> can guess the session key is:
<disp-formula id="eqn-8"><label>(8)</label><mml:math id="mml-eqn-8" display="block"><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>6</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2.</mml:mn></mml:math></disp-formula></p>
<p>According to the above formula, we can obtain
<disp-formula id="eqn-9"><label>(9)</label><mml:math id="mml-eqn-9" display="block"><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>v</mml:mi><mml:mtext>A</mml:mtext><mml:mtext>P</mml:mtext></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x007C;</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>[</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mtext>A</mml:mtext><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>]</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>&#x007C;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2009;&#x2009;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x007C;</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>[</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mtext>A</mml:mtext><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>]</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>[</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mtext>A</mml:mtext><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>6</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>]</mml:mo><mml:mo>&#x007C;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2009;&#x2009;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x007C;</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>[</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mtext>A</mml:mtext><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>]</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>[</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mtext>A</mml:mtext><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>6</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>]</mml:mo><mml:mo>&#x007C;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2009;&#x2009;</mml:mtext><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:munderover><mml:mrow><mml:mo>&#x007C;</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>[</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mtext>A</mml:mtext><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>]</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>[</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mtext>A</mml:mtext><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>]</mml:mo><mml:mo>&#x007C;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2003;&#x2009;&#x2009;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>/</mml:mo><mml:msup><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:msubsup><mml:mi>q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>/</mml:mo><mml:msup><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>l</mml:mi></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x007B;</mml:mo><mml:msup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mo>&#x2032;</mml:mo></mml:msup><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x2032;</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>/</mml:mo><mml:msup><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>l</mml:mi></mml:msup><mml:mo>&#x007D;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>Therefore, we can obtain
<disp-formula id="eqn-10"><label>(10)</label><mml:math id="mml-eqn-10" display="block"><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>v</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">P</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:msubsup><mml:mi>q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:msup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>s</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>l</mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p>It is not difficult to infer that our protocol has successfully passed the security verification of ROR model, and that it can resist offline password guessing attacks, smart card stolen attacks, random number disclosure attacks, as well as provide perfect forward security.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s5_3"><label>5.3</label><title>Informal Security Analysis</title>
<p>In this section, we verify that our proposed protocol can resist some common attacks.</p>
<sec id="s5_3_1"><label>5.3.1</label><title>Impersonation Attacks</title>
<p>Attacker <inline-formula id="ieqn-465"><mml:math id="mml-ieqn-465"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is likely to impersonate any one of the surgeon, gateway, and sensor nodes.
<list list-type="simple">
<list-item><label>1)</label><p>Impersonate Surgeon: An attacker <inline-formula id="ieqn-466"><mml:math id="mml-ieqn-466"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> can attempt to impersonate a surgeon by intercepting a message <inline-formula id="ieqn-467"><mml:math id="mml-ieqn-467"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> on the public channel. He attempts to compute <inline-formula id="ieqn-468"><mml:math id="mml-ieqn-468"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-469"><mml:math id="mml-ieqn-469"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula id="ieqn-470"><mml:math id="mml-ieqn-470"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>; however, <inline-formula id="ieqn-471"><mml:math id="mml-ieqn-471"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> does not know the values of <italic>x, bi</italic>, and <inline-formula id="ieqn-472"><mml:math id="mml-ieqn-472"><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, Consequently he cannot compute the values of <inline-formula id="ieqn-473"><mml:math id="mml-ieqn-473"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula id="ieqn-474"><mml:math id="mml-ieqn-474"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> accurately. So he cannot calculate to re-initiate a new message <inline-formula id="ieqn-475"><mml:math id="mml-ieqn-475"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>M</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. Therefore, attacker <inline-formula id="ieqn-476"><mml:math id="mml-ieqn-476"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> cannot impersonate a legitimate surgeon.</p></list-item>
<list-item><label>2)</label><p>Impersonate gateway: An attacker <inline-formula id="ieqn-477"><mml:math id="mml-ieqn-477"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> intercepts the message <inline-formula id="ieqn-478"><mml:math id="mml-ieqn-478"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>5</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>6</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>7</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>8</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> transmitted on the common channel, tries to compute <inline-formula id="ieqn-479"><mml:math id="mml-ieqn-479"><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-480"><mml:math id="mml-ieqn-480"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>6</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-481"><mml:math id="mml-ieqn-481"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>7</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-482"><mml:math id="mml-ieqn-482"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>8</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, and change some of its values. However, because <inline-formula id="ieqn-483"><mml:math id="mml-ieqn-483"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> cannot obtain the value of <inline-formula id="ieqn-484"><mml:math id="mml-ieqn-484"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, he cannot compute <inline-formula id="ieqn-485"><mml:math id="mml-ieqn-485"><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-486"><mml:math id="mml-ieqn-486"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and thus cannot correctly compute the value of <inline-formula id="ieqn-487"><mml:math id="mml-ieqn-487"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>6</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, therefore, they cannot re-initiate a message <inline-formula id="ieqn-488"><mml:math id="mml-ieqn-488"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>M</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, as well as impersonate a legitimate gateway.</p></list-item>
<list-item><label>3)</label><p>Impersonate robotic arm: When an attacker <inline-formula id="ieqn-489"><mml:math id="mml-ieqn-489"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> wants to impersonate a legitimate robotic arm, he does so by intercepting the message <inline-formula id="ieqn-490"><mml:math id="mml-ieqn-490"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>9</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> on the common channel and tries to compute <inline-formula id="ieqn-491"><mml:math id="mml-ieqn-491"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>9</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, where <inline-formula id="ieqn-492"><mml:math id="mml-ieqn-492"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>9</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> is the value for which gateway authenticates the <inline-formula id="ieqn-493"><mml:math id="mml-ieqn-493"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, but he cannot compute to get the values of <inline-formula id="ieqn-494"><mml:math id="mml-ieqn-494"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-495"><mml:math id="mml-ieqn-495"><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, so <inline-formula id="ieqn-496"><mml:math id="mml-ieqn-496"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-497"><mml:math id="mml-ieqn-497"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>9</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> cannot be computed. Therefore, attacker <inline-formula id="ieqn-498"><mml:math id="mml-ieqn-498"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> cannot re-initiate a message <inline-formula id="ieqn-499"><mml:math id="mml-ieqn-499"><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:msup></mml:math></inline-formula>, so he cannot successfully impersonate a legitimate robotic arm.</p></list-item>
</list>
Therefore, we can conclude that our protocol can successfully resist impersonation Attacks.</p>
</sec>
<sec id="s5_3_2"><label>5.3.2</label><title>Man-in-the-Middle Attacks</title>
<p>If an attacker <inline-formula id="ieqn-500"><mml:math id="mml-ieqn-500"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> wants to launch a man-in-the-middle attack, he can do so by intercepting message <inline-formula id="ieqn-501"><mml:math id="mml-ieqn-501"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> on the common channel and trying to turn <inline-formula id="ieqn-502"><mml:math id="mml-ieqn-502"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> into <inline-formula id="ieqn-503"><mml:math id="mml-ieqn-503"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>M</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> by changing the value of <inline-formula id="ieqn-504"><mml:math id="mml-ieqn-504"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> or <inline-formula id="ieqn-505"><mml:math id="mml-ieqn-505"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. But <inline-formula id="ieqn-506"><mml:math id="mml-ieqn-506"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> does not know the values of messages <inline-formula id="ieqn-507"><mml:math id="mml-ieqn-507"><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo></mml:math></inline-formula>, so he cannot compute <inline-formula id="ieqn-508"><mml:math id="mml-ieqn-508"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-509"><mml:math id="mml-ieqn-509"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-510"><mml:math id="mml-ieqn-510"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-511"><mml:math id="mml-ieqn-511"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula id="ieqn-512"><mml:math id="mml-ieqn-512"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>. In this case, <inline-formula id="ieqn-513"><mml:math id="mml-ieqn-513"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> also cannot compute and change <inline-formula id="ieqn-514"><mml:math id="mml-ieqn-514"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-515"><mml:math id="mml-ieqn-515"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, so our protocol can resist the man-in-the-middle attacks.</p>
</sec>
<sec id="s5_3_3"><label>5.3.3</label><title>User Anonymity</title>
<p>Since no information about <inline-formula id="ieqn-516"><mml:math id="mml-ieqn-516"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>&#x2019;s identity is directly stored in <inline-formula id="ieqn-517"><mml:math id="mml-ieqn-517"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>&#x2019;s smart card, an attacker cannot obtain <inline-formula id="ieqn-518"><mml:math id="mml-ieqn-518"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>&#x2019;s identity information through smart card stolen attacks. Moreover, although <inline-formula id="ieqn-519"><mml:math id="mml-ieqn-519"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> can intercept the message <inline-formula id="ieqn-520"><mml:math id="mml-ieqn-520"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> on the public channel, <inline-formula id="ieqn-521"><mml:math id="mml-ieqn-521"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> does not know the values of <italic>x</italic> and <inline-formula id="ieqn-522"><mml:math id="mml-ieqn-522"><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>; hence the attacker cannot obtain the <inline-formula id="ieqn-523"><mml:math id="mml-ieqn-523"><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of <inline-formula id="ieqn-524"><mml:math id="mml-ieqn-524"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> by computing <inline-formula id="ieqn-525"><mml:math id="mml-ieqn-525"><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>. Therefore, our protocol can provide user anonymity.</p>
</sec>
<sec id="s5_3_4"><label>5.3.4</label><title>Insider Attacks</title>
<p>We assume that attacker <inline-formula id="ieqn-526"><mml:math id="mml-ieqn-526"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> obtains the information <inline-formula id="ieqn-527"><mml:math id="mml-ieqn-527"><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo></mml:math></inline-formula> stored by the gateway in the registration phase, but since <inline-formula id="ieqn-528"><mml:math id="mml-ieqn-528"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> does not know <italic>x</italic>, he cannot compute <inline-formula id="ieqn-529"><mml:math id="mml-ieqn-529"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2295;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-530"><mml:math id="mml-ieqn-530"><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, and the values of <inline-formula id="ieqn-531"><mml:math id="mml-ieqn-531"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are also unknown to <inline-formula id="ieqn-532"><mml:math id="mml-ieqn-532"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, so <inline-formula id="ieqn-533"><mml:math id="mml-ieqn-533"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> cannot compute the session key <inline-formula id="ieqn-534"><mml:math id="mml-ieqn-534"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>. Therefore, our protocol is resistant to insider attacks.</p>
</sec>
</sec>
</sec>
<sec id="s6"><label>6</label><title>Security and Performance Comparison</title>
<p>In this section, we compare the security and performance with the protocols of Sharma et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-31">31</xref>], Soni et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-33">33</xref>], Kaur et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-35">35</xref>], Masud et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-38">38</xref>] and Kamil et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-42">42</xref>], which are applicable to the healthcare environment. The detailed results of the comparison are comprehensively described in subsections.</p>
<sec id="s6_1"><label>6.1</label><title>Security Comparison</title>
<p>In this subsection, we compare the security of these five protocols. <inline-formula id="ieqn-535"><mml:math id="mml-ieqn-535"><mml:mi>&#x2713;</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-536"><mml:math id="mml-ieqn-536"><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo></mml:math></inline-formula> are used to indicate whether certain safety characteristics are satisfied. Implies that this characteristic is not considered. The comparison results are shown in <xref ref-type="table" rid="table-7">Table 7</xref>. As can be seen from the table, Sharma et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-31">31</xref>] protocol cannot resist user impersonation attacks and offline password guessing attacks. The protocol of Soni et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-33">33</xref>] cannot provide perfect forward security. The protocol proposed by Masud et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-38">38</xref>] cannot resist user impersonation attacks, offline password guessing attacks and insider attacks, and cannot provide user anonymity. The protocol of Kamil et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-42">42</xref>] cannot resist insider attacks and temporary value disclosure attacks. The protocol in [<xref ref-type="bibr" rid="ref-35">35</xref>] and our protocol are secure.</p>
<table-wrap id="table-7"><label>Table 7</label><caption><title>Comparisons of security</title></caption>
<table frame="hsides" >
<colgroup>
<col align="left"/>
<col align="left"/>
<col align="left"/>
<col align="left"/>
<col align="left"/>
<col align="left"/>
<col align="left"/>
</colgroup>
<thead>
<tr>
<th align="left">Security properties</th>
<th align="left">[<xref ref-type="bibr" rid="ref-31">31</xref>]</th>
<th align="left">&#x00A0;[<xref ref-type="bibr" rid="ref-33">33</xref>]</th>
<th align="left">[<xref ref-type="bibr" rid="ref-35">35</xref>]</th>
<th align="left">&#x00A0;[<xref ref-type="bibr" rid="ref-38">38</xref>]</th>
<th align="left">[<xref ref-type="bibr" rid="ref-42">42</xref>]</th>
<th align="left">&#x00A0;Ours</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td align="left">Perfect forword secrecy</td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-693"><mml:math id="mml-ieqn-693"><mml:mi>&#x2713;</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-694"><mml:math id="mml-ieqn-694"><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-695"><mml:math id="mml-ieqn-695"><mml:mi>&#x2713;</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">-</td>
<td align="left"><bold>-</bold></td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-696"><mml:math id="mml-ieqn-696"><mml:mi>&#x2713;</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td align="left">Man-in-the-middle attacks</td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-697"><mml:math id="mml-ieqn-697"><mml:mi>&#x2713;</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-698"><mml:math id="mml-ieqn-698"><mml:mi>&#x2713;</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-699"><mml:math id="mml-ieqn-699"><mml:mi>&#x2713;</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-700"><mml:math id="mml-ieqn-700"><mml:mi>&#x2713;</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-701"><mml:math id="mml-ieqn-701"><mml:mi>&#x2713;</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-702"><mml:math id="mml-ieqn-702"><mml:mi>&#x2713;</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td align="left">User anonymity</td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-703"><mml:math id="mml-ieqn-703"><mml:mi>&#x2713;</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-704"><mml:math id="mml-ieqn-704"><mml:mi>&#x2713;</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-705"><mml:math id="mml-ieqn-705"><mml:mi>&#x2713;</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-706"><mml:math id="mml-ieqn-706"><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-707"><mml:math id="mml-ieqn-707"><mml:mi>&#x2713;</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-708"><mml:math id="mml-ieqn-708"><mml:mi>&#x2713;</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td align="left">Mutual authentication</td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-709"><mml:math id="mml-ieqn-709"><mml:mi>&#x2713;</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-710"><mml:math id="mml-ieqn-710"><mml:mi>&#x2713;</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-711"><mml:math id="mml-ieqn-711"><mml:mi>&#x2713;</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-712"><mml:math id="mml-ieqn-712"><mml:mi>&#x2713;</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-713"><mml:math id="mml-ieqn-713"><mml:mi>&#x2713;</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-714"><mml:math id="mml-ieqn-714"><mml:mi>&#x2713;</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td align="left">User Impersonation attack</td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-715"><mml:math id="mml-ieqn-715"><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-716"><mml:math id="mml-ieqn-716"><mml:mi>&#x2713;</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-717"><mml:math id="mml-ieqn-717"><mml:mi>&#x2713;</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-718"><mml:math id="mml-ieqn-718"><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-719"><mml:math id="mml-ieqn-719"><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-720"><mml:math id="mml-ieqn-720"><mml:mi>&#x2713;</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td align="left">Untraceability</td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-721"><mml:math id="mml-ieqn-721"><mml:mi>&#x2713;</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">-</td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-722"><mml:math id="mml-ieqn-722"><mml:mi>&#x2713;</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-723"><mml:math id="mml-ieqn-723"><mml:mi>&#x2713;</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-724"><mml:math id="mml-ieqn-724"><mml:mi>&#x2713;</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-725"><mml:math id="mml-ieqn-725"><mml:mi>&#x2713;</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td align="left">Replay attacks</td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-726"><mml:math id="mml-ieqn-726"><mml:mi>&#x2713;</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-727"><mml:math id="mml-ieqn-727"><mml:mi>&#x2713;</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-728"><mml:math id="mml-ieqn-728"><mml:mi>&#x2713;</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-729"><mml:math id="mml-ieqn-729"><mml:mi>&#x2713;</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-730"><mml:math id="mml-ieqn-730"><mml:mi>&#x2713;</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-731"><mml:math id="mml-ieqn-731"><mml:mi>&#x2713;</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td align="left">Temporary value disclosure attacks</td>
<td align="left"><bold>-</bold></td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-732"><mml:math id="mml-ieqn-732"><mml:mi>&#x2713;</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-733"><mml:math id="mml-ieqn-733"><mml:mi>&#x2713;</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">-</td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-734"><mml:math id="mml-ieqn-734"><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-735"><mml:math id="mml-ieqn-735"><mml:mi>&#x2713;</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td align="left">Off-line password guessing attacks</td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-736"><mml:math id="mml-ieqn-736"><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-737"><mml:math id="mml-ieqn-737"><mml:mi>&#x2713;</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-738"><mml:math id="mml-ieqn-738"><mml:mi>&#x2713;</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-739"><mml:math id="mml-ieqn-739"><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-740"><mml:math id="mml-ieqn-740"><mml:mi>&#x2713;</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-741"><mml:math id="mml-ieqn-741"><mml:mi>&#x2713;</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td align="left">Insider attacks</td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-742"><mml:math id="mml-ieqn-742"><mml:mi>&#x2713;</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-743"><mml:math id="mml-ieqn-743"><mml:mi>&#x2713;</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-744"><mml:math id="mml-ieqn-744"><mml:mi>&#x2713;</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-745"><mml:math id="mml-ieqn-745"><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-746"><mml:math id="mml-ieqn-746"><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-747"><mml:math id="mml-ieqn-747"><mml:mi>&#x2713;</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
</sec>
<sec id="s6_2"><label>6.2</label><title>Performance Comparison</title>
<p>Here, we compare the performance of these five protocols from two aspects: computional cost and communicational cost.</p>
<p>We adopted a computer with Windows10 operating system, Intel (R) core (TM) i5- 8500CPU@ 3.00&#x2005;GHz 3.00 G processor, and 8 G memory. The development software we use was IntelliJ idea version 2019.3, which is based on the call of Java pairing library, signature library, and symmetric encryption/decryption function. We ran various operations on the computer 50 times, and then use the average value as the reference time for calculating the computional cost. In addition, we approximate the operation time of the fuzzy extractor to the calculation time of point multiplication, and the computational cost of XOR and join operations is negligible. Based on the results in <xref ref-type="table" rid="table-8">Table 8</xref>, we can drive the comparative results of computational cost in <xref ref-type="table" rid="table-9">Table 9</xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig-8">Fig. 8</xref> (original). The reason why the computational cost of protocols [<xref ref-type="bibr" rid="ref-33">33</xref>] and [<xref ref-type="bibr" rid="ref-35">35</xref>] is very high is that they both use point multiplication, and protocol a also uses symmetric encryption and decryption, which leads to great computational overhead. The reason why the computational cost of our protocol is higher than that of protocols [<xref ref-type="bibr" rid="ref-31">31</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-33">33</xref>] and [<xref ref-type="bibr" rid="ref-42">42</xref>] is that we use a fuzzy extractor, which occupy some computational overhead, and they only use one-way hash functions, resulting in slightly higher computational cost.</p>
<table-wrap id="table-8"><label>Table 8</label><caption><title>The computational cost of complex operations</title></caption>
<table frame="hsides">
<colgroup>
<col align="left"/>
<col align="left"/>
<col align="left"/>
</colgroup>
<thead>
<tr>
<th align="left">Operations</th>
<th align="left">Symbolic</th>
<th align="left">Total (ms)</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td align="left">Bilinear pairing</td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-748"><mml:math id="mml-ieqn-748"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">9.9</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">Point multiplication</td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-749"><mml:math id="mml-ieqn-749"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">12.3</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">Point addition</td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-750"><mml:math id="mml-ieqn-750"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">0.0580</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">Hash function</td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-751"><mml:math id="mml-ieqn-751"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">0.0052</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">Point exponentiation</td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-752"><mml:math id="mml-ieqn-752"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">10.3</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">Map to point hash function</td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-753"><mml:math id="mml-ieqn-753"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">30.9</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">Symmetric encryption</td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-754"><mml:math id="mml-ieqn-754"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">4.7</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">Symmetric decryption</td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-755"><mml:math id="mml-ieqn-755"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">0.1347</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<table-wrap id="table-9"><label>Table 9</label><caption><title>Comparative results of computational cost</title></caption>
<table frame="hsides">
<colgroup>
<col align="left"/>
<col align="left"/>
<col align="left"/>
<col align="left"/>
<col align="left"/>
</colgroup>
<thead>
<tr>
<th align="left">Protocols</th>
<th align="left">Surgeon/User</th>
<th align="left">Gateway/Trusted authority</th>
<th align="left">Robotic arm/Sensor</th>
<th align="left">Tocal(ms)</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td align="left">Sharma et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-31">31</xref>]</td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-756"><mml:math id="mml-ieqn-756"><mml:mn>11</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-757"><mml:math id="mml-ieqn-757"><mml:mn>7</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-758"><mml:math id="mml-ieqn-758"><mml:mn>12</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">0.156</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">Soni et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-33">33</xref>]</td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-759"><mml:math id="mml-ieqn-759"><mml:mn>4</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>13</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-760"><mml:math id="mml-ieqn-760"><mml:mn>5</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>9</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-761"><mml:math id="mml-ieqn-761"><mml:mn>5</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">110.8404</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">Kaur et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-35">35</xref>]</td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-762"><mml:math id="mml-ieqn-762"><mml:mn>4</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>6</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-763"><mml:math id="mml-ieqn-763"><mml:mn>6</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-764"><mml:math id="mml-ieqn-764"><mml:mn>3</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">184.1359</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">Masud et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-38">38</xref>]</td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-765"><mml:math id="mml-ieqn-765"><mml:mn>3</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-766"><mml:math id="mml-ieqn-766"><mml:mn>4</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-767"><mml:math id="mml-ieqn-767"><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">0.048</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">kamil et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-42">42</xref>]</td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-768"><mml:math id="mml-ieqn-768"><mml:mn>8</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-769"><mml:math id="mml-ieqn-769"><mml:mn>8</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-770"><mml:math id="mml-ieqn-770"><mml:mn>4</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">0.104</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">Ours</td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-771"><mml:math id="mml-ieqn-771"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>13</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-772"><mml:math id="mml-ieqn-772"><mml:mn>19</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-773"><mml:math id="mml-ieqn-773"><mml:mn>7</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">12.5028</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<fig id="fig-8"><label>Figure 8</label><caption><title>Results</title></caption><graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="CMES_19595-fig-8.png"/></fig>
<p>For the communicational cost, we established that the output length of the single hash function <italic>H</italic> is 256 bits, <italic>T</italic> represents the timestamp, with a length of 32 bits, <italic>ID</italic> represents the length of the identity and is 256 bits, the length of encryption operation <italic>E</italic> is 256 bits, the length of group <italic>G</italic> is 1024 bits, and <italic>s</italic> represents the string with a length of 160 bits. According to the above definitions, <xref ref-type="table" rid="table-10">Table 10</xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig-10">Fig. 10</xref> comprehensively show the results.</p>
<table-wrap id="table-10"><label>Table 10</label><caption><title>Comparative results of communicational cost</title></caption>
<table frame="hsides">
<colgroup>
<col align="left"/>
<col align="left"/>
<col align="left"/>
</colgroup>
<thead>
<tr>
<th align="left">Protocols</th>
<th align="left">Communication costs (bits)</th>
<th align="left">Length (bits)</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td align="left">Sharma et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-31">31</xref>]</td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-774"><mml:math id="mml-ieqn-774"><mml:mn>9</mml:mn><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>7</mml:mn><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>H</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">3648</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">Soni et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-33">33</xref>]</td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-775"><mml:math id="mml-ieqn-775"><mml:mn>5</mml:mn><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>6</mml:mn><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>H</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>G</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">4544</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">Kaur et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-35">35</xref>]</td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-776"><mml:math id="mml-ieqn-776"><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>H</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">1888</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">Masud et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-38">38</xref>]</td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-777"><mml:math id="mml-ieqn-777"><mml:mn>9</mml:mn><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>H</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">3232</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">Kamil et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-42">42</xref>]</td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-778"><mml:math id="mml-ieqn-778"><mml:mn>6</mml:mn><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>H</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">2016</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">Ours</td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-779"><mml:math id="mml-ieqn-779"><mml:mn>12</mml:mn><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>H</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">2784</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p>To sum up: <xref ref-type="table" rid="table-7">Table 7</xref> shows the comparison results of security. <xref ref-type="table" rid="table-9">Table 9</xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig-9">Fig. 9</xref> are the comparison results of computational cost. <xref ref-type="table" rid="table-10">Table 10</xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig-10">Fig. 10</xref> are the comparison results of communication cost. Although the computing cost of Sharma et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-31">31</xref>] protocol is lower than ours, its security is not as good as ours, and the communication is also higher than ours; The protocols of Soni et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-33">33</xref>] is not as good as our protocols in terms of security and performance; Although the protocol of Kaur et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-35">35</xref>] is more secure and the communication cost is lower than ours, its computing cost is very high; Although the computational cost of Masud et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-38">38</xref>] protocol is lower than ours, it has security problems and higher communication cost than ours; Although the protocol of Kamil et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-42">42</xref>] has high performance and is better than ours, its security is worse than ours.</p>
<fig id="fig-9"><label>Figure 9</label><caption><title>The comparison results of computational cost</title></caption><graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="CMES_19595-fig-9.png"/></fig>
<fig id="fig-10"><label>Figure 10</label><caption><title>The comparison results of communication cost</title></caption><graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="CMES_19595-fig-10.png"/></fig>
</sec>
</sec>
<sec id="s7"><label>7</label><title>Conclusion</title>
<p>In this paper, through the cryptanalysis of the protocol proposed by Kamil et al., we determined that their protocol cannot resist temporary value disclosure attacks and insider attacks. Then, we designed a novel authentication and key agreement protocol for remote surgeries in tactile network environments. We verified the security of our protocol via informal security analysis, and the ROR model and Proverif conducted formal security analysis on our protocol to further validate the security of the protocol. Finally, the performance comparison further indicates that our protocol is more suitable for tactile network environments. Furthermore, we hope that our research results will provide guidance for the development of intelligent medicine.</p>
</sec>
</body>
<back>
<fn-group>
<fn fn-type="other"><p><bold>Funding Statement:</bold> The authors received no specific funding for this study.</p></fn>
<fn fn-type="conflict"><p><bold>Conflicts of Interest:</bold> The authors declare that they have no conflicts of interest to report regarding the present study.</p></fn>
</fn-group>
<ref-list content-type="authoryear">
<title>References</title>
<ref id="ref-1"><label>1.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Xiong</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Wu</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Jin</surname>, <given-names>C.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Kumari</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name></person-group> (<year>2020</year>). <article-title>Efficient and privacy-preserving authentication protocol for heterogeneous systems in Iot</article-title>. <source>IEEE Internet of Things Journal</source><italic>,</italic> <volume>7</volume><issue>(12)</issue><italic>,</italic> <fpage>11713</fpage>&#x2013;<lpage>11724</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/JIoT.6488907</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-2"><label>2.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Xiong</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhao</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Hou</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Huang</surname>, <given-names>X.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Jin</surname>, <given-names>C.</given-names></string-name> <etal>et al.</etal></person-group> (<year>2020</year>). <article-title>Heterogeneous signcryption with equality test for iiot environment</article-title>. <source>IEEE Internet of Things Journal</source><italic>,</italic> <volume>8</volume><issue>(21)</issue><italic>,</italic> <fpage>16142</fpage>&#x2013;<lpage>16152</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/JIOT.2020.3008955</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-3"><label>3.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Xue</surname>, <given-names>X.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Wu</surname>, <given-names>X.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Jiang</surname>, <given-names>C.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Mao</surname>, <given-names>G.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhu</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name></person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Integrating sensor ontologies with global and local alignment extractions</article-title>. <source>Wireless Communications and Mobile Computing</source><italic>,</italic> <volume>2021</volume><italic>,</italic> <fpage>6625184</fpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1155/2021/6625184</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-4"><label>4.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Luo</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Weimin</surname>, <given-names>Z.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chen</surname>, <given-names>Y. C.</given-names></string-name></person-group> (<year>2021</year>). <article-title>An anonymous authentication and key exchange protocol in smart grid</article-title>. <source>Journal of Network Intelligence</source><italic>,</italic> <volume>6</volume><issue>(2)</issue><italic>,</italic> <fpage>2414</fpage>&#x2013;<lpage>8105</lpage>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-5"><label>5.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Wu</surname>, <given-names>T. Y.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lee</surname>, <given-names>Y. Q.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chen</surname>, <given-names>C. M.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Tian</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Al-Nabhan</surname>, <given-names>N. A.</given-names></string-name></person-group> (<year>2021</year>). <article-title>An enhanced pairing-based authentication scheme for smart grid communications</article-title>. <source>Journal of Ambient Intelligence and Humanized Computing</source><italic>,</italic> <fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>13</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s12652-020-02740-2</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-6"><label>6.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Wu</surname>, <given-names>T. Y.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lee</surname>, <given-names>Z.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Obaidat</surname>, <given-names>M. S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Kumari</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Kumar</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name> <etal>et al.</etal></person-group> (<year>2020</year>). <article-title>An authenticated key exchange protocol for multi-server architecture in 5G networks</article-title>. <source>IEEE Access</source><italic>,</italic> <volume>8</volume><italic>,</italic> <fpage>28096</fpage>&#x2013;<lpage>28108</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/Access.6287639</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-7"><label>7.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Wu</surname>, <given-names>J. M. T.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Srivastava</surname>, <given-names>G.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Jolfaei</surname>, <given-names>A.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Fournier-Viger</surname>, <given-names>P.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lin</surname>, <given-names>J. C. W.</given-names></string-name></person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Hiding sensitive information in ehealth datasets</article-title>. <source>Future Generation Computer Systems</source><italic>,</italic> <volume>117</volume><italic>,</italic> <fpage>169</fpage>&#x2013;<lpage>180</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.future.2020.11.026</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-8"><label>8.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Wu</surname>, <given-names>J. M. T.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Tsai</surname>, <given-names>M. H.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Xiao</surname>, <given-names>S. H.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Liaw</surname>, <given-names>Y. P.</given-names></string-name></person-group> (<year>2020</year>). <article-title>A deep neural network electrocardiogram analysis framework for left ventricular hypertrophy prediction</article-title>. <source>Journal of Ambient Intelligence and Humanized Computing</source><italic>,</italic> <fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>17</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s12652-020-01826-1</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-9"><label>9.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Meng</surname>, <given-names>Z.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Pan</surname>, <given-names>J. S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Tseng</surname>, <given-names>K. K.</given-names></string-name></person-group> (<year>2019</year>). <article-title>Pade: An enhanced differential evolution algorithm with novel control parameter adaptation schemes for numerical optimization</article-title>. <source>Knowledge-Based Systems</source><italic>,</italic> <volume>168</volume><italic>,</italic> <fpage>80</fpage>&#x2013;<lpage>99</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.knosys.2019.01.006</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-10"><label>10.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Pan</surname>, <given-names>J. S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Liu</surname>, <given-names>N.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chu</surname>, <given-names>S. C.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lai</surname>, <given-names>T.</given-names></string-name></person-group> (<year>2021</year>). <article-title>An efficient surrogate-assisted hybrid optimization algorithm for expensive optimization problems</article-title>. <source>Information Sciences</source><italic>,</italic> <volume>561</volume><italic>,</italic> <fpage>304</fpage>&#x2013;<lpage>325</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.ins.2020.11.056</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-11"><label>11.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Wu</surname>, <given-names>J.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Xu</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Liu</surname>, <given-names>F. F.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Huang</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ma</surname>, <given-names>L.</given-names></string-name> <etal>et al.</etal></person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Solar wireless sensor network routing algorithm based on multi-objective particle swarm optimization</article-title>. <source>Journal of Information Hiding and Multimedia Signal Processing</source><italic>,</italic> <volume>12</volume><issue>(1)</issue><italic>,</italic> <fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>11</lpage>. </mixed-citation></ref>
<ref id="ref-12"><label>12.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Xue</surname>, <given-names>X.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhang</surname>, <given-names>J.</given-names></string-name></person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Matching large-scale biomedical ontologies with central concept based partitioning algorithm and adaptive compact evolutionary algorithm</article-title>. <source>Applied Soft Computing</source><italic>,</italic> <volume>106</volume><italic>,</italic> <fpage>107343</fpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.asoc.2021.107343</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-13"><label>13.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Gritzalis</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lambrinoudakis</surname>, <given-names>C.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lekkas</surname>, <given-names>D.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Deftereos</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name></person-group> (<year>2005</year>). <article-title>Technical guidelines for enhancing privacy and data protection in modern electronic medical environments</article-title>. <source>IEEE Transactions on Information Technology in Biomedicine</source><italic>,</italic> <volume>9</volume><issue>(3)</issue><italic>,</italic> <fpage>413</fpage>&#x2013;<lpage>423</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TITB.2005.847498</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-14"><label>14.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Pan</surname>, <given-names>J. S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Sun</surname>, <given-names>X. X.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chu</surname>, <given-names>S. C.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Abraham</surname>, <given-names>A.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Yan</surname>, <given-names>B.</given-names></string-name></person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Digital watermarking with improved SMS applied for QR code</article-title>. <source>Engineering Applications of Artificial Intelligence</source><italic>,</italic> <volume>97</volume><italic>,</italic> <fpage>104049</fpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.engappai.2020.104049</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-15"><label>15.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Zhang</surname>, <given-names>Z.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chen</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Sun</surname>, <given-names>X.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Liang</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhang</surname>, <given-names>Z.</given-names></string-name> <etal>et al.</etal></person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Trajectory privacy protection based on spatial-time constraints in mobile social networks</article-title>. <source>Journal of Network Intelligence</source><italic>,</italic> <volume>6</volume><issue>(3)</issue><italic>,</italic> <fpage>485</fpage>&#x2013;<lpage>499</lpage>. </mixed-citation></ref>
<ref id="ref-16"><label>16.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Elshafey</surname>, <given-names>M. A.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Amein</surname>, <given-names>A. S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Badran</surname>, <given-names>K. S.</given-names></string-name></person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Universal image steganography detection using multimodal deep learning framework</article-title>. <source>Journal of Information Hiding and Multimedia Signal Processing</source><italic>,</italic> <volume>12</volume><issue>(3)</issue><italic>,</italic> <fpage>152</fpage>&#x2013;<lpage>161</lpage>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-17"><label>17.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Chen</surname>, <given-names>C. M.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Deng</surname>, <given-names>X.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Kumar</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Kumari</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Islam</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name></person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Blockchain-based medical data sharing schedule guaranteeing security of individual entities</article-title>. <source>Journal of Ambient Intelligence and Humanized Computing</source><italic>,</italic> <fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>10</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s12652-021-03448-7</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-18"><label>18.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Shamshad</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ayub</surname>, <given-names>M. F.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Mahmood</surname>, <given-names>K.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Kumari</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chaudhry</surname>, <given-names>S. A.</given-names></string-name> <etal>et al.</etal></person-group> (<year>2021</year>). <article-title>An enhanced scheme for mutual authentication for healthcare services</article-title>. <source>Digital Communications and Networks</source><italic>,</italic> DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.dcan.2021.07.002</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-19"><label>19.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Wu</surname>, <given-names>T. Y.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Wang</surname>, <given-names>T.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lee</surname>, <given-names>Y. Q.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zheng</surname>, <given-names>W.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Kumari</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name> <etal>et al.</etal></person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Improved authenticated key agreement scheme for fog-driven IOT healthcare system</article-title>. <source>Security and Communication Networks</source><italic>,</italic> <volume>2021</volume><italic>,</italic> <fpage>6658041</fpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1155/2021/6658041</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-20"><label>20.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Wu</surname>, <given-names>T. Y.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Yang</surname>, <given-names>L.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lee</surname>, <given-names>Z.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chen</surname>, <given-names>C. M.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Pan</surname>, <given-names>J. S.</given-names></string-name> <etal>et al.</etal></person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Improved ecc-based three-factor multiserver authentication scheme</article-title>. <source>Security and Communication Networks</source><italic>,</italic> <volume>2021</volume><italic>,</italic> <fpage>6627956</fpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1155/2021/6627956</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-21"><label>21.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Wu</surname>, <given-names>Z. Y.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lee</surname>, <given-names>Y. C.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lai</surname>, <given-names>F.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lee</surname>, <given-names>H. C.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chung</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name></person-group> (<year>2012</year>). <article-title>A secure authentication scheme for telecare medicine information systems</article-title>. <source>Journal of Medical Systems</source><italic>,</italic> <volume>36</volume><issue>(3)</issue><italic>,</italic> <fpage>1529</fpage>&#x2013;<lpage>1535</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10916-010-9614-9</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-22"><label>22.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>He</surname>, <given-names>D. B.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chen</surname>, <given-names>J. H.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhang</surname>, <given-names>R.</given-names></string-name></person-group> (<year>2012</year>). <article-title>A more secure authentication scheme for telecare medicine information systems</article-title>. <source>Journal of Medical Systems</source><italic>,</italic> <volume>36</volume><issue>(3)</issue><italic>,</italic> <fpage>1989</fpage>&#x2013;<lpage>1995</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10916-011-9658-5</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-23"><label>23.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Wei</surname>, <given-names>J.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Hu</surname>, <given-names>X.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Liu</surname>, <given-names>W.</given-names></string-name></person-group> (<year>2012</year>). <article-title>An improved authentication scheme for telecare medicine information systems</article-title>. <source>Journal of Medical Systems</source><italic>,</italic> <volume>36</volume><issue>(6)</issue><italic>,</italic> <fpage>3597</fpage>&#x2013;<lpage>3604</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10916-012-9835-1</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-24"><label>24.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Zhu</surname>, <given-names>Z.</given-names></string-name></person-group> (<year>2012</year>). <article-title>An efficient authentication scheme for telecare medicine information systems</article-title>. <source>Journal of Medical Systems</source><italic>,</italic> <volume>36</volume><issue>(6)</issue><italic>,</italic> <fpage>3833</fpage>&#x2013;<lpage>3838</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10916-012-9856-9</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-25"><label>25.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Xu</surname>, <given-names>X.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Jin</surname>, <given-names>Z. P.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhang</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhu</surname>, <given-names>P.</given-names></string-name></person-group> (<year>2014</year>). <article-title>A dynamic ID-based authentication scheme based on ECC for telecare medicine information systems</article-title>. <source>Applied Mechanics and Materials</source><italic>,</italic> <volume>457</volume><italic>,</italic> <fpage>861</fpage>&#x2013;<lpage>866</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.4028/AMM.457-458.861</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-26"><label>26.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Islam</surname>, <given-names>S. H.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Khan</surname>, <given-names>M. K.</given-names></string-name></person-group> (<year>2014</year>). <article-title>Cryptanalysis and improvement of authentication and key agreement protocols for telecare medicine information systems</article-title>. <source>Journal of Medical Systems</source><italic>,</italic> <volume>38</volume><issue>(10)</issue><italic>,</italic> <fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>16</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10916-014-0135-9</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-27"><label>27.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Li</surname>, <given-names>C. T.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lee</surname>, <given-names>C. C.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Weng</surname>, <given-names>C. Y.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chen</surname>, <given-names>S. J.</given-names></string-name></person-group> (<year>2016</year>). <article-title>A secure dynamic identity and chaotic maps based user authentication and key agreement scheme for e-healthcare systems</article-title>. <source>Journal of Medical Systems</source><italic>,</italic> <volume>40</volume><issue>(11)</issue><italic>,</italic> <fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>10</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10916-016-0586-2</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-28"><label>28.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Madhusudhan</surname>, <given-names>R.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Nayak</surname>, <given-names>C. S.</given-names></string-name></person-group> (<year>2019</year>). <article-title>A robust authentication scheme for telecare medical information systems</article-title>. <source>Multimedia Tools and Applications</source><italic>,</italic> <volume>78</volume><issue>(11)</issue><italic>,</italic> <fpage>15255</fpage>&#x2013;<lpage>15273</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s11042-018-6884-6</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-29"><label>29.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Zhang</surname>, <given-names>L.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhang</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Tang</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Luo</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name></person-group> (<year>2017</year>). <article-title>Privacy protection for e-health systems by means of dynamic authentication and three-factor key agreement</article-title>. <source>IEEE Transactions on Industrial Electronics</source><italic>,</italic> <volume>65</volume><issue>(3)</issue><italic>,</italic> <fpage>2795</fpage>&#x2013;<lpage>2805</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TIE.2017.2739683</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-30"><label>30.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Aghili</surname>, <given-names>S. F.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Mala</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Shojafar</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Peris-Lopez</surname>, <given-names>P.</given-names></string-name></person-group> (<year>2019</year>). <article-title>Laco: Lightweight three-factor authentication, access control and ownership transfer scheme for e-health systems in IOT</article-title>. <source>Future Generation Computer Systems</source><italic>,</italic> <volume>96</volume><italic>,</italic> <fpage>410</fpage>&#x2013;<lpage>424</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.future.2019.02.020</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-31"><label>31.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Sharma</surname>, <given-names>G.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Kalra</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name></person-group> (<year>2019</year>). <article-title>A lightweight user authentication scheme for cloud-IOT based healthcare services</article-title>. <source>Iranian Journal of Science and Technology, Transactions of Electrical Engineering</source><italic>,</italic> <volume>43</volume><issue>(1)</issue><italic>,</italic> <fpage>619</fpage>&#x2013;<lpage>636</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s40998-018-0146-5</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-32"><label>32.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Azrour</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Mabrouki</surname>, <given-names>J.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chaganti</surname>, <given-names>R.</given-names></string-name></person-group> (<year>2021</year>). <article-title>New efficient and secured authentication protocol for remote healthcare systems in cloud-IOT</article-title>. <source>Security and Communication Networks</source><italic>,</italic> <volume>2021</volume><italic>,</italic> <fpage>5546334</fpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1155/2021/5546334</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-33"><label>33.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Soni</surname>, <given-names>P.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Pal</surname>, <given-names>A. K.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Islam</surname>, <given-names>S. H.</given-names></string-name></person-group> (<year>2019</year>). <article-title>An improved three-factor authentication scheme for patient monitoring using WSN in remote health-care system</article-title>. <source>Computer Methods and Programs in Biomedicine</source><italic>,</italic> <volume>182</volume><italic>,</italic> <fpage>105054</fpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cmpb.2019.105054</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-34"><label>34.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Xu</surname>, <given-names>G.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Wang</surname>, <given-names>F.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhang</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Peng</surname>, <given-names>J.</given-names></string-name></person-group> (<year>2020</year>). <article-title>Efficient and provably secure anonymous user authentication scheme for patient monitoring using wireless medical sensor networks</article-title>. <source>IEEE Access</source><italic>,</italic> <volume>8</volume><italic>,</italic> <fpage>47282</fpage>&#x2013;<lpage>47294</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/Access.6287639</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-35"><label>35.</label><mixed-citation publication-type="conf-proc"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Kaur</surname>, <given-names>K.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Garg</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Kaddoum</surname>, <given-names>G.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Guizani</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name></person-group> (<year>2020</year>). <article-title>Secure authentication and key agreement protocol for Tactile Internet-based tele-surgery ecosystem</article-title>. <conf-name>2020 IEEE International Conference on Communications (ICC)</conf-name>, pp. <fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>6</lpage>. Dublin, Ireland. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/ICC40277.2020.9148835</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-36"><label>36.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Ali</surname>, <given-names>Z.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Hussain</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Rehman</surname>, <given-names>R. H. U.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Munshi</surname>, <given-names>A.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Liaqat</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name> <etal>et al.</etal></person-group> (<year>2020</year>). <article-title>ITSSAKA-MS: An improved three-factor symmetric-key based secure AKA scheme for multi-server environments</article-title>. <source>IEEE Access</source><italic>,</italic> <volume>8</volume><italic>,</italic> <fpage>107993</fpage>&#x2013;<lpage>108003</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/ACCESS.2020.3000716</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-37"><label>37.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Yu</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Park</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name></person-group> (<year>2020</year>). <article-title>Comments on &#x201C;ITSSAKA-MS: An improved three-factor symmetric-key based secure AKA scheme for multi-server environments&#x201D;</article-title>. <source>IEEE Access</source><italic>,</italic> <volume>8</volume><italic>,</italic> <fpage>193375</fpage>&#x2013;<lpage>193379</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/ACCESS.2020.3032959</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-38"><label>38.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Masud</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Gaba</surname>, <given-names>G. S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Choudhary</surname>, <given-names>K.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Hossain</surname>, <given-names>M. S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Alhamid</surname>, <given-names>M. F.</given-names></string-name> <etal>et al.</etal></person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Lightweight and anonymity-preserving user authentication scheme for IOT-based healthcare</article-title>. <source>IEEE Internet of Things Journal</source><italic>,</italic> <volume>9</volume><italic>,</italic> <fpage>2649</fpage>&#x2013;<lpage>2656</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/JIOT.2021.3080461</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-39"><label>39.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Kwon</surname>, <given-names>D.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Park</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Park</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name></person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Provably secure three-factor-based mutual authentication scheme with PUF for wireless medical sensor networks</article-title>. <source>Sensors</source><italic>,</italic> <volume>21</volume><issue>(18)</issue><italic>,</italic> <fpage>6039</fpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.3390/s21186039</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-40"><label>40.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Anvari</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Broderick</surname>, <given-names>T.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Stein</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chapman</surname>, <given-names>T.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ghodoussi</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name> <etal>et al.</etal></person-group> (<year>2005</year>). <article-title>The impact of latency on surgical precision and task completion during robotic-assisted remote telepresence surgery</article-title>. <source>Computer Aided Surgery</source><italic>,</italic> <volume>10</volume><issue>(2)</issue><italic>,</italic> <fpage>93</fpage>&#x2013;<lpage>99</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.3109/10929080500228654</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-41"><label>41.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Wazid</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Das</surname>, <given-names>A. K.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lee</surname>, <given-names>J. H.</given-names></string-name></person-group> (<year>2019</year>). <article-title>User authentication in a tactile internet based remote surgery environment: Security issues, challenges, and future research directions</article-title>. <source>Pervasive and Mobile Computing</source><italic>,</italic> <volume>54</volume><italic>,</italic> <fpage>71</fpage>&#x2013;<lpage>85</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.pmcj.2019.02.004</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-42"><label>42.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Kamil</surname>, <given-names>I. A.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ogundoyin</surname>, <given-names>S. O.</given-names></string-name></person-group> (<year>2021</year>). <article-title>A lightweight mutual authentication and key agreement protocol for remote surgery application in tactile internet environment</article-title>. <source>Computer Communications</source><italic>,</italic> <volume>170</volume><italic>,</italic> <fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>18</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.comcom.2021.01.025</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-43"><label>43.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Chaudhry</surname>, <given-names>S. A.</given-names></string-name></person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Combating identity de-synchronization: An improved lightweight symmetric key based authentication scheme for IOV</article-title>. <source>Journal of Network Intelligence</source><italic>,</italic> <volume>6</volume><issue>(4)</issue><italic>,</italic> <fpage>656</fpage>&#x2013;<lpage>667</lpage>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-44"><label>44.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Dolev</surname>, <given-names>D.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Yao</surname>, <given-names>A.</given-names></string-name></person-group> (<year>1983</year>). <article-title>On the security of public key protocols</article-title>. <source>IEEE Transactions on Information Theory</source><italic>,</italic> <volume>29</volume><issue>(2)</issue><italic>,</italic> <fpage>198</fpage>&#x2013;<lpage>208</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TIT.1983.1056650</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-45"><label>45.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Blanchet</surname>, <given-names>B.</given-names></string-name></person-group> (<year>2008</year>). <article-title>A computationally sound mechanized prover for security protocols</article-title>. <source>IEEE Transactions on Dependable and Secure Computing</source><italic>,</italic> <volume>5</volume><issue>(4)</issue><italic>,</italic> <fpage>193</fpage>&#x2013;<lpage>207</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TDSC.2007.1005</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-46"><label>46.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Abadi</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Fournet</surname>, <given-names>C.</given-names></string-name></person-group> (<year>2001</year>). <article-title>Mobile values, new names, and secure communication</article-title>. <source>ACM Sigplan Notices</source><italic>,</italic> <volume>36</volume><issue>(3)</issue><italic>,</italic> <fpage>104</fpage>&#x2013;<lpage>115</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1145/373243.360213</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-47"><label>47.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Canetti</surname>, <given-names>R.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Goldreich</surname>, <given-names>O.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Halevi</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name></person-group> (<year>2004</year>). <article-title>The random oracle methodology, revisited</article-title>. <source>Journal of the ACM</source><italic>,</italic> <volume>51</volume><issue>(4)</issue><italic>,</italic> <fpage>557</fpage>&#x2013;<lpage>594</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1145/1008731.1008734</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-48"><label>48.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Wang</surname>, <given-names>D.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Cheng</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Wang</surname>, <given-names>P.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Huang</surname>, <given-names>X.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Jian</surname>, <given-names>G.</given-names></string-name></person-group> (<year>2017</year>). <article-title>Zipf&#x2019;s law in passwords</article-title>. <source>IEEE Transactions on Information Forensics and Security</source><italic>,</italic> <volume>12</volume><issue>(11)</issue><italic>,</italic> <fpage>2776</fpage>&#x2013;<lpage>2791</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TIFS.2017.2721359</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-49"><label>49.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Odelu</surname>, <given-names>V.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Das</surname>, <given-names>A. K.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Goswami</surname>, <given-names>A.</given-names></string-name></person-group> (<year>2015</year>). <article-title>A secure biometrics-based multi-server authentication protocol using smart cards</article-title>. <source>IEEE Transactions on Information Forensics and Security</source><italic>,</italic> <volume>10</volume><issue>(9)</issue><italic>,</italic> <fpage>1953</fpage>&#x2013;<lpage>1966</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TIFS.2015.2439964</pub-id>.</mixed-citation></ref>
</ref-list>
</back>
</article>