Περιέχει : πίνακες, εικόνες, διαγράμματα, φωτογραφίες.
Τα τελευταία χρόνια υπάρχει έντονη ανάγκη για εξερεύνηση νέων ασφαλών αλγορίθμων κρυπτογράφησης οι οποίοι θα έχουν πολύ μικρή κατανάλωση ισχύος και θα χρειάζονται μικρό αριθμό πόρων υλικού (π.χ. μικρό αριθμό πυλών ή κελιών μνήμης). Τέτοιο αλγόριθμοι ανήκουν στην κατηγορία της κρυπτογραφίας χαμηλών πόρων (Lightweight cryptography).
Σκοπός της πτυχιακής αυτής είναι να μελετηθούν οι αλγόριθμοι κρυπτογραφίας χαμηλών πόρων από την σκοπιά του μηχανικού, εστιάζοντας σε εκείνους που μπορούν να ενοποιηθούν, ώστε να μπορούμε να επαναχρησιμοποιήσουμε τα δομικά τους στοιχεία για πολλές κρυπτογραφικές πράξεις. Στα πρώτα κεφάλαια της εργασίας γίνεται μια αναφορά στην επιστήμη της κρυπτογραφίας, στις βασικές έννοιες και τις κατηγορίες που χωρίζεται.
Στην συνέχεια περιγράφουμε την κατηγορία της κρυπτογραφίας χαμηλών πόρων εστιάζοντας στα διάφορα είδη των αλγορίθμων που ανήκουν σε αυτήν την κατηγορία. Μεταξύ των διαφόρων αλγορίθμων που θα παρουσιάσουμε επιλέγουμε τους κατάλληλους για χρησιμοποίηση σε FPGA.
Ακολουθεί σχεδίαση της αρχιτεκτονικής υλικού που χρησιμοποιήσαμε καθώς και η αντίστοιχη υλοποίηση σε FPGA τεχνολογία η οποία θα μπορεί να επαναχρησιμοποιηθεί σαν εργαλειοθήκη πολλών κρυπτογραφικών δράσεων. Με την βοήθεια του προγράμματος Vivado της εταιρείας Xilinx και σε γλώσσα VHDL υλοποιούμε το κύκλωμα που μπορεί να κατεβεί σε FPGA και να είναι προσπελάσιμο από το λογισμικό ενός μικροεπεξεργαστή στον δίαυλο που θα είναι συνδεδεμένο.
Τέλος παρουσιάζουμε ένα μικρό πρόγραμμα σε γλώσσα C για την εκμετάλλευση της συγκεκριμένης αρχιτεκτονικής.
In recent years, there is a strong need to explore new secure encryption algorithms that will have very low power consumption and need only a small number of resources (e.g., a small number of gates or memory cells). Such algorithms belong to the category of Lightweight Cryptography.
The purpose of this thesis is to study low–resource cryptographic algorithms from the engineer’s point of view, focusing on those who can be integrated, in a manner that we can reuse their structural elements, for many cryptographic operations. In the first chapters of this thesis, we refer to the science of cryptography, its basic concepts and the categories that is divided.
We then analyze the Lightweight Cryptography category by focusing on the different types of algorithms belonging to this category. Among the different algorithms that we will present, we select those suitable for use on a FPGA.
In the next chapter, we present the architectural design we used and the corresponding implementation in FPGA technology that can be used as a toolbox for many cryptographic actions. With the help of Xilinx Vivado and VHDL, we implement a circuit that can be downloaded to an FPGA and accessed by a microprocessor’s software on the bus that will be connected.
Finally, we present a small C language program for use of this particular architecture.
Μελέτη, Σχεδιασμός Αρχιτεκτονικών και Ανάπτυξη σε FPGA εργαλειοθήκης Αλγορίθμων Κρυπτογραφίας χαμηλών πόρων