Μελέτη, ανάλυση και υλοποίηση σε υλικό του αλγορίθμου ZUC για συστήματα 5G
Στην παρούσα διπλωματική εργασία με τίτλο “Μελέτη, Ανάλυση και Υλοποίηση σε Υλικό του Αλγορίθμου ZUC για συστήματα 5G” μελετήθηκαν και υλοποιήθηκαν αρχιτεκτονικές αρχικά για τον αλγόριθμο ZUC και στην συνέχεια για τους αλγορίθμους 128-ΝΕΑ3 και 128-ΝΙΑ3 οι οποίοι καθορίζονται από την 3GPP (3rd Genera...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2022
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/15834 |
| id |
nemertes-10889-15834 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Δίκτυα 5G Κρυπτογραφία 5G Cryptography |
| spellingShingle |
Δίκτυα 5G Κρυπτογραφία 5G Cryptography Σωκράτους, Νικόλας Μελέτη, ανάλυση και υλοποίηση σε υλικό του αλγορίθμου ZUC για συστήματα 5G |
| description |
Στην παρούσα διπλωματική εργασία με τίτλο “Μελέτη, Ανάλυση και Υλοποίηση σε Υλικό του Αλγορίθμου ZUC για συστήματα 5G” μελετήθηκαν και υλοποιήθηκαν αρχιτεκτονικές αρχικά για τον αλγόριθμο ZUC και στην συνέχεια για τους αλγορίθμους 128-ΝΕΑ3 και 128-ΝΙΑ3 οι οποίοι καθορίζονται από την 3GPP (3rd Generation Partnership Project) ούτως ώστε να χρησιμοποιηθούν στην αρχιτεκτονική ασφάλειας της 5ης γενιάς ασύρματων επικοινωνιών. Η 3GPP ενώνει επτά οργανισμούς ανάπτυξης τηλεπικοινωνιακών προτύπων και παρέχει στα μέλη τους ένα σταθερό περιβάλλον για την παραγωγή αναφορών και προδιαγραφών σχετικά με την κινητή τηλεφωνία.
Στα σύγχρονα τηλεπικοινωνιακά συστήματα η κρυπτογραφία είναι μια θεμελιώδης αρχή καθώς όλες οι πληροφορίες που διακινούνται στο δίκτυο μπορούν να υποκλαπούν από κάποιο επιτιθέμενο και γι’ αυτό δεν θα μπορούσε να απουσιάζει από την αρχιτεκτονική ασφάλειας του 5G. Δύο από τους αλγόριθμους που εισάγονται σε αυτή την αρχιτεκτονική είναι οι 128-ΝΕΑ3 και 128-ΝΙΑ3. Το κοινό των δύο αυτών αλγορίθμων είναι ότι έχουν ως “καρδιά” τον αλγόριθμο ZUC ένα κρυπτογραφικό αλγόριθμο ροής (stream), συμμετρικού κλειδιού.
Με τον 128-ΝΕΑ3 διασφαλίζεται η εμπιστευτικότητα στην επικοινωνία δηλαδή ότι η πληροφορία που μεταδίδεται είναι κατανοητή μόνο σε εξουσιοδοτημένα μέλη και ακατανόητη σε οποιοδήποτε άλλο μη-εξουσιοδοτημένο μέλος. Ενώ με τον 128-ΝΙΑ3 διασφαλίζεται η ακεραιότητα στην επικοινωνία, πιο συγκεκριμένα λειτουργεί ως κώδικας πιστοποίησης μηνύματος (Message Authentication Code-MAC), δηλαδή υπολογίζεται μια τιμή MAC, σταθερού εύρους ανεξάρτητα από το μέγεθος του μηνύματος εισόδου. Με αυτό τον τρόπο το κάθε μήνυμα πιστοποιείται και έτσι υπάρχει η δυνατότητα να επιβεβαιωθούν ότι τα μηνύματα/πληροφορίες που λαμβάνονται δεν έχουν αλλοιωθεί κατά την μετάδοση και ότι προέρχονται από τον σωστό αποστολέα.
Οι πιο πάνω τρείς αλγόριθμοι υλοποιήθηκαν στην ίδια πλατφόρμα υλικού για την τελική υλοποίηση ούτως ώστε να εξαχθούν συγκρίσιμα αποτελέσματα. |
| author2 |
Sokratous, Nikolas |
| author_facet |
Sokratous, Nikolas Σωκράτους, Νικόλας |
| author |
Σωκράτους, Νικόλας |
| author_sort |
Σωκράτους, Νικόλας |
| title |
Μελέτη, ανάλυση και υλοποίηση σε υλικό του αλγορίθμου ZUC για συστήματα 5G |
| title_short |
Μελέτη, ανάλυση και υλοποίηση σε υλικό του αλγορίθμου ZUC για συστήματα 5G |
| title_full |
Μελέτη, ανάλυση και υλοποίηση σε υλικό του αλγορίθμου ZUC για συστήματα 5G |
| title_fullStr |
Μελέτη, ανάλυση και υλοποίηση σε υλικό του αλγορίθμου ZUC για συστήματα 5G |
| title_full_unstemmed |
Μελέτη, ανάλυση και υλοποίηση σε υλικό του αλγορίθμου ZUC για συστήματα 5G |
| title_sort |
μελέτη, ανάλυση και υλοποίηση σε υλικό του αλγορίθμου zuc για συστήματα 5g |
| publishDate |
2022 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/15834 |
| work_keys_str_mv |
AT sōkratousnikolas meletēanalysēkaiylopoiēsēseylikotoualgorithmouzucgiasystēmata5g AT sōkratousnikolas studyanalysisandhardwareimplementationofthezucalgorithmfor5gsystems |
| _version_ |
1771297272269635584 |
| spelling |
nemertes-10889-158342022-09-05T14:10:05Z Μελέτη, ανάλυση και υλοποίηση σε υλικό του αλγορίθμου ZUC για συστήματα 5G Study, analysis and hardware implementation of the ZUC Algorithm for 5G systems Σωκράτους, Νικόλας Sokratous, Nikolas Δίκτυα 5G Κρυπτογραφία 5G Cryptography Στην παρούσα διπλωματική εργασία με τίτλο “Μελέτη, Ανάλυση και Υλοποίηση σε Υλικό του Αλγορίθμου ZUC για συστήματα 5G” μελετήθηκαν και υλοποιήθηκαν αρχιτεκτονικές αρχικά για τον αλγόριθμο ZUC και στην συνέχεια για τους αλγορίθμους 128-ΝΕΑ3 και 128-ΝΙΑ3 οι οποίοι καθορίζονται από την 3GPP (3rd Generation Partnership Project) ούτως ώστε να χρησιμοποιηθούν στην αρχιτεκτονική ασφάλειας της 5ης γενιάς ασύρματων επικοινωνιών. Η 3GPP ενώνει επτά οργανισμούς ανάπτυξης τηλεπικοινωνιακών προτύπων και παρέχει στα μέλη τους ένα σταθερό περιβάλλον για την παραγωγή αναφορών και προδιαγραφών σχετικά με την κινητή τηλεφωνία. Στα σύγχρονα τηλεπικοινωνιακά συστήματα η κρυπτογραφία είναι μια θεμελιώδης αρχή καθώς όλες οι πληροφορίες που διακινούνται στο δίκτυο μπορούν να υποκλαπούν από κάποιο επιτιθέμενο και γι’ αυτό δεν θα μπορούσε να απουσιάζει από την αρχιτεκτονική ασφάλειας του 5G. Δύο από τους αλγόριθμους που εισάγονται σε αυτή την αρχιτεκτονική είναι οι 128-ΝΕΑ3 και 128-ΝΙΑ3. Το κοινό των δύο αυτών αλγορίθμων είναι ότι έχουν ως “καρδιά” τον αλγόριθμο ZUC ένα κρυπτογραφικό αλγόριθμο ροής (stream), συμμετρικού κλειδιού. Με τον 128-ΝΕΑ3 διασφαλίζεται η εμπιστευτικότητα στην επικοινωνία δηλαδή ότι η πληροφορία που μεταδίδεται είναι κατανοητή μόνο σε εξουσιοδοτημένα μέλη και ακατανόητη σε οποιοδήποτε άλλο μη-εξουσιοδοτημένο μέλος. Ενώ με τον 128-ΝΙΑ3 διασφαλίζεται η ακεραιότητα στην επικοινωνία, πιο συγκεκριμένα λειτουργεί ως κώδικας πιστοποίησης μηνύματος (Message Authentication Code-MAC), δηλαδή υπολογίζεται μια τιμή MAC, σταθερού εύρους ανεξάρτητα από το μέγεθος του μηνύματος εισόδου. Με αυτό τον τρόπο το κάθε μήνυμα πιστοποιείται και έτσι υπάρχει η δυνατότητα να επιβεβαιωθούν ότι τα μηνύματα/πληροφορίες που λαμβάνονται δεν έχουν αλλοιωθεί κατά την μετάδοση και ότι προέρχονται από τον σωστό αποστολέα. Οι πιο πάνω τρείς αλγόριθμοι υλοποιήθηκαν στην ίδια πλατφόρμα υλικού για την τελική υλοποίηση ούτως ώστε να εξαχθούν συγκρίσιμα αποτελέσματα. In the present dissertation entitled “Study, Analysis and hardware implementation of the ZUC Algorithm for 5G systems” architectures were studied and implemented first for the ZUC algorithm and then for the 128-NEA3 and128-NIA3 algorithms which are defined by 3GPP (3rd Generation Partnership Project) to be used in the security architecture of the 5th generation of wireless communications. 3GPP brings together seven telecommunications standards development organizations and provides their members with a stable environment for generating reports and specifications on mobile telephony. In modern telecommunication systems, cryptography is a fundamental principle as all information circulating on the network can be intercepted by an attacker and therefore could not be absent from the 5G security architecture. Two of the algorithms introduced in this architecture are 128-NEA3 and 128-NIA3. The common denominator of these two algorithms is that they have as their "heart" the ZUC algorithm a symmetric key cryptographic stream algorithm. 128-NEA3 ensures confidentiality in communication, that the information transmitted in understood only by authorized members and incomprehensible to any other unauthorized member. While 128-NIA3 ensures integrity in communication, more specifically it functions as a Message Authentication Code (MAC), a MAC value is calculated, a constant range regardless of the size of the incoming message. In this way each message is certified and thus it is possible to confirm that the messages / information received have not been altered during transmission and that they come from the right sender. The above three algorithms were implemented on the same hardware platform for the final implementation in or der to extract comparable results. 2022-02-28T06:54:12Z 2022-02-28T06:54:12Z 2022-02-16 http://hdl.handle.net/10889/15834 gr application/pdf |
