Στην εποχή που διανύουμε έχει ήδη ξεκινήσει η ραγδαία ανάπτυξη της διασύνδεσης ετερογενών συστημάτων. Η τάση αυτή ενισχύθηκε με την έλευση του Internet of Things (IoT) και την εξέλιξη των ασύρματων επικοινωνιών 5G/6G.

Η ανάγκη λοιπόν για αυθεντικοποίηση και προστασία των δεδομένων έχει γίνει επιτακτική, έτσι ώστε να διασφαλιστεί η ιδιωτικότητα και η προσωπική ασφάλεια των χρηστών. Ωστόσο, ένα βασικό πρόβλημα που ανακύπτει είναι ότι οι νέες τεχνολογίες εστιάζουν στην ενεργειακή αποδοτικότητα, γιατί η πλειονότητα αυτών είναι αυτόνομες και ασύρματες. Παράλληλα, ακόμη και στα ενσύρματα συστήματα, η ανάγκη για ενεργειακή βελτιστοποίηση εντείνεται λόγω της πράσινης μετάβασης.

Σε αυτό το πλαίσιο, οι παραδοσιακές κρυπτογραφικές λύσεις δεν επαρκούν, δημιουργώντας την ανάγκη για κρυπτογραφία χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας, περιορισμένη χρήση υπολογιστικών πόρων και μικρής επιφάνειας υλοποίησης. Τα χαρακτηριστικά αυτά επιτρέπουν την ενσωμάτωσή τους πάνω στις αυτόνομες ασύρματες συσκευές.
Η διπλωματική εργασία εστιάζει πάνω στην ελαφροβαρή κρυπτογραφία (lightweight cryptography) και στον αλγόριθμο ASCON ο οποίος προτάθηκε το 2014. Πιο συγκεκριμένα επικεντρώνεται στην έκδοση AEAD128, σύμφωνα με το πρότυπο SP 800-232 το οποίο δημοσιεύτηκε τον Αύγουστο του 2025.

Η υλοποίηση του αλγορίθμου έγινε σε Artix-7 FPGA, χρησιμοποιώντας τη γλώσσα περιγραφής υλικού VHDL και το περιβάλλον ανάπτυξης Xilinx Vivado. Ακολουθήθηκε αρχιτεκτονική μιας μετάθεσης (permutation) ανά κύκλο ρολογιού, έτσι ώστε να μειωθεί η ενεργειακή κατανάλωση  όπως και η επιφάνεια υλοποίησης, καθιστώντας την προσέγγιση κατάλληλη για εφαρμογές περιορισμένων πόρων. Τέλος γίνεται αξιολόγηση της υλοποίησης ως προς την ταχύτητα, την κατανάλωση ενέργειας και τη δεσμευμένη επιφάνεια υλικού και τα αποτελέσματα συγκρίνονται με παρόμοιες ερευνητικές εργασίες στη βιβλιογραφία.    

In the current era, the interconnection of systems has been rapidly expanding, driven largely by the emergence of the Internet of Things (IoT) and the evolution of wireless communication technologies such as 5G and 6G. As a result, the need for secure authentication and data protection has become increasingly critical in order to safeguard privacy and user security.

However, a key challenge arises from the fact that modern technologies place strong emphasis on energy efficiency, since the majority of these systems are autonomous and wireless. Even in wired systems, energy efficiency remains a priority due to the ongoing transition toward greener technologies. Consequently, traditional cryptographic solutions are no longer sufficient, leading to the need for lightweight cryptographic approaches that require low energy consumption, minimal resources, and small integration area, making them suitable for integration into autonomous wireless devices.

This work focuses on lightweight cryptography, specifically on the ASCON algorithm, which was introduced in 2014. More precisely, we concentrate on ASCON-AEAD128, its latest version standardized as SP 800-232 and published in August 2025.

The implementation was carried out on an Artix-7 FPGA using the VHDL hardware description language within the Xilinx Vivado environment. A one-permutation per clock cycle architecture was adopted in order to reduce both energy consumption and hardware area, making the design well-suited for the intended application. Finally, the implementation is evaluated in terms of performance, power consumption, and area, and is compared with other research works.