Lightweight cryptography | Internet og Things | Spook | Subterranean 2.0 | Sponge function | duplex function | Tweakable block ciphers | Permutation-based cryptography
2
1
23
Περιέχει : πίνακες, εικόνες
Η ανάπτυξη του internet από ένα παγκόσμιο δίκτυο υπολογιστών σε ένα παγκόσμιο δίκτυο αντικειμένων ( Internet of Things ), που περιλαμβάνει ( εκτός από υπολογιστές ) κάθε είδους συσκευές με διαφορετικά χαρακτηριστικά, δυνατότητες και κυρίως περιορισμούς, οδήγησε από την άποψη της ασφαλούς μετάδοσης των πληροφοριών, στην δημιουργία της ελαφριάς κρυπτογραφίας ( lightweight cryptography ). Επίσης τομείς όπως τα δίκτυα αισθητήρων, η υγεία, τα κατανεμημένα συστήματα, περιλαμβάνουν συσκευές που επικοινωνούν ασύρματα μεταξύ τους ή με το δίκτυο και έχουν περιορισμένες δυνατότητες λειτουργίας. Η ελαφριά κρυπτογραφία απευθύνεται σε αυτές τις ενσωματωμένες συσκευές οι οποίες επικοινωνούν μεταξύ τους και λειτουργούν με περιορισμένους πόρους, όπως μικρές μνήμες αποθήκευσης, μικρή σχετικά υπολογιστική ικανότητα και χαμηλή ισχύς τροφοδοσίας.
Στις νέες αυτές εξελίξεις το Εθνικό Ινστιτούτο Προτύπων και Τεχνολογίας ( National Institute of Standards and Technology ) των Η.Π.Α. διεξάγει ένα διαγωνισμό για την τυποποίηση της ελαφριάς κρυπτογραφίας. Στον διαγωνισμό αυτό λαμβάνουν μέρος 57 αλγόριθμοι και έχουν ήδη προκριθεί στον δεύτερο γύρο 32.
Στην εργασία αυτή παρουσιάζονται δύο από τους αλγορίθμους που προκρίθηκαν στον δεύτερο γύρο, ο spook και η σουίτα αλγορίθμων subterranean 2.0. Ο spook είναι ένας tweakable block cipher και η λειτουργία του βασίζεται στη δομή sponge, ενώ η σουίτα subterranean 2.0 είναι τροποποίηση ενός προγενέστερου αλγορίθμου του subterranean ( βασισμένου στην αντιμετάθεση των bit ) και η λειτουργία της βασίζεται στη δομή duplex.
Πιο συγκεκριμένα γίνεται μια σύντομη θεωρητική εξέταση των αλγορίθμων και ακολουθεί μια hardware υλοποίηση του spook και από την σουίτα subterranean 2.0 του subterranean-deck, ακολουθώντας την σειριακή σχεδίαση διαμοιρασμού των πόρων.
Στα παραρτήματα γίνεται η υλοποίηση των κυκλωμάτων του spook και του subterranean-deck με κώδικα σε γλώσσα VHDL.
The development of the internet from a global network of computers to a global network of objects (Internet of Things), which includes (except computers) all kinds of devices with different features, capabilities and mainly limitations, led in terms of secure transmission of information , in the creation of lightweight cryptography. Also areas such as sensor networks, health, distributed systems, include devices that communicate wirelessly with each other or with the network and have limited capabilities. Lightweight encryption targets these embedded devices that communicate with each other and operate with limited resources, such as small storage memory, relatively low computing power, and low power supply.
In these new developments, the National Institute of Standards and Technology of the USA conducts a competition for the standardization of light cryptography. 57 algorithms take part in this competition and have already qualified for the second round 32.
This paper presents two of the algorithms that qualified for the second round, the spook and the suite of subterranean 2.0 algorithms. The spook is a tweakable block cipher and its operation is based on the sponge structure, while the subterranean 2.0 suite is a modification of an earlier subterranean algorithm (based on bit shift) and its operation is based on the duplex structure.
More specifically, a brief theoretical examination of the algorithms is performed, followed by a hardware implementation of the spook from the subterranean 2.0 suite of the subterranean-deck, following the serial resource sharing design.
In the annexes the spook and subterranean-deck circuits are implemented with code in VHDL language.
Αξιολόγηση σε υλισμικό νέων αλγορίθμων κρυπτογραφίας τύπου Lightweight για συστήματα IoT