Σχεδιασμός και υλοποίηση ελαφροβαρούς μονάδας κρυπτογράφησης, για ασύρματες επικοινωνίες 5G
Με την εξέλιξη της νέας γενιάς δικτύων 5G και την αναμενόμενη ανάπτυξη του Internet of Things (IoT), αναπτύσσονται νέες εφαρμογές για την ικανοποίηση των απαιτήσεων για χαμηλή καθυστέρηση, χωρητικότητα, αύξηση του ρυθμού δεδομένων και QoS για μεγάλο αριθμό συσκευών. Καθώς όλο και περισσότερα συστήμα...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2022
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/16455 |
| id |
nemertes-10889-16455 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Κρυπταλγόριθμος ροής Κρυπτογράφηση Καταχωρητής ολίσθησης Διεπαφή προγραμματισμού εφαρμογής σε υλικό Ελαφροβαρής κρυπτογραφία Δίκτυα πέμπτης γενιάς Stream cipher Εncryption Feedback shift register Hardware application programming interface Lightweight cryptography 5G |
| spellingShingle |
Κρυπταλγόριθμος ροής Κρυπτογράφηση Καταχωρητής ολίσθησης Διεπαφή προγραμματισμού εφαρμογής σε υλικό Ελαφροβαρής κρυπτογραφία Δίκτυα πέμπτης γενιάς Stream cipher Εncryption Feedback shift register Hardware application programming interface Lightweight cryptography 5G Κωνσταντοπούλου, Ευαγγελία Σχεδιασμός και υλοποίηση ελαφροβαρούς μονάδας κρυπτογράφησης, για ασύρματες επικοινωνίες 5G |
| description |
Με την εξέλιξη της νέας γενιάς δικτύων 5G και την αναμενόμενη ανάπτυξη του Internet of Things (IoT), αναπτύσσονται νέες εφαρμογές για την ικανοποίηση των απαιτήσεων για χαμηλή καθυστέρηση, χωρητικότητα, αύξηση του ρυθμού δεδομένων και QoS για μεγάλο αριθμό συσκευών. Καθώς όλο και περισσότερα συστήματα της καθημερινότητας, συχνά περιορισμένα σε πόρους, γίνονται κρίσιμα ως προς τον χρόνο, η ανάγκη για την ανάπτυξη ελαφροβαρών, γρήγορων και αποδοτικών αλγορίθμων ολοένα και αυξάνεται. Ένας νέος κρυπταλγόριθμος ροής που ονομάζεται Espresso, έχει προταθεί για να βελτιστοποιήσει ταυτόχρονα το μέγεθος υλικού και την ταχύτητα, σε αντίθεση με άλλους stream ciphers όπως ο Trivium και ο Grain. Την ίδια στιγμή, σύμφωνα με το ινστιτούτο NIST, όλοι οι ελαφροβαρείς κρυπτογραφικοί αλγόριθμοι θα πρέπει να πληρούν τις προδιαγραφές που ορίζονται στο προτεινόμενο Hardware API for Lightweight Cryptography, με στόχο τη διασφάλιση της αμερόληπτης συγκριτικής αξιολόγησης μεταξύ των αλγορίθμων και της συμβατότητας μεταξύ των υλοποιήσεων του ίδιου αλγορίθμου από διαφορετικούς σχεδιαστές. Στόχος αυτής της εργασίας είναι ο σχεδιασμός και η υλοποίηση μιας Ελαφροβαρούς Μονάδας Κρυπτογράφησης Αναδιατασσόμενης Λογικής, η οποία θα τηρεί τα ελάχιστα κριτήρια συμμόρφωσης και τις προδιαγραφές για τη διεπαφή, την επικοινωνία και τα χαρακτηριστικά χρονισμού που υποστηρίζει ο κρυπτογραφικός πυρήνας, όπως αυτά ορίζονται από το NIST Lightweight Cryptography (LWC) project. Στον LWC πυρήνα εκτελείται μια βελτιστοποιημένη υλοποίηση του αλγόριθμου Espresso, τόσο σε σχέση με άλλους κρυπταλγορίθμους ροής όσο και με άλλες υλοποιήσεις του Espresso στη βιβλιογραφία. Το σύστημα υλοποιείται στον επιτόπια προγραμματιζόμενο πίνακα πυλών (Field Programmable Gate Array - FPGA) xc7s100fgga676-2 της σειράς Spartan-7, ενώ λειτουργεί σε μέγιστη συχνότητα ίση με 687 MHz. |
| author2 |
Konstantopoulou, Evangelia |
| author_facet |
Konstantopoulou, Evangelia Κωνσταντοπούλου, Ευαγγελία |
| author |
Κωνσταντοπούλου, Ευαγγελία |
| author_sort |
Κωνσταντοπούλου, Ευαγγελία |
| title |
Σχεδιασμός και υλοποίηση ελαφροβαρούς μονάδας κρυπτογράφησης, για ασύρματες επικοινωνίες 5G |
| title_short |
Σχεδιασμός και υλοποίηση ελαφροβαρούς μονάδας κρυπτογράφησης, για ασύρματες επικοινωνίες 5G |
| title_full |
Σχεδιασμός και υλοποίηση ελαφροβαρούς μονάδας κρυπτογράφησης, για ασύρματες επικοινωνίες 5G |
| title_fullStr |
Σχεδιασμός και υλοποίηση ελαφροβαρούς μονάδας κρυπτογράφησης, για ασύρματες επικοινωνίες 5G |
| title_full_unstemmed |
Σχεδιασμός και υλοποίηση ελαφροβαρούς μονάδας κρυπτογράφησης, για ασύρματες επικοινωνίες 5G |
| title_sort |
σχεδιασμός και υλοποίηση ελαφροβαρούς μονάδας κρυπτογράφησης, για ασύρματες επικοινωνίες 5g |
| publishDate |
2022 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/16455 |
| work_keys_str_mv |
AT kōnstantopouloueuangelia schediasmoskaiylopoiēsēelaphrobarousmonadaskryptographēsēsgiaasyrmatesepikoinōnies5g AT kōnstantopouloueuangelia designandimplementationofalightweightcryptographicmoduleforwireless5gcommunications |
| _version_ |
1771297332184219648 |
| spelling |
nemertes-10889-164552022-09-05T20:22:21Z Σχεδιασμός και υλοποίηση ελαφροβαρούς μονάδας κρυπτογράφησης, για ασύρματες επικοινωνίες 5G Design and implementation of a lightweight cryptographic module, for wireless 5G communications Κωνσταντοπούλου, Ευαγγελία Konstantopoulou, Evangelia Κρυπταλγόριθμος ροής Κρυπτογράφηση Καταχωρητής ολίσθησης Διεπαφή προγραμματισμού εφαρμογής σε υλικό Ελαφροβαρής κρυπτογραφία Δίκτυα πέμπτης γενιάς Stream cipher Εncryption Feedback shift register Hardware application programming interface Lightweight cryptography 5G Με την εξέλιξη της νέας γενιάς δικτύων 5G και την αναμενόμενη ανάπτυξη του Internet of Things (IoT), αναπτύσσονται νέες εφαρμογές για την ικανοποίηση των απαιτήσεων για χαμηλή καθυστέρηση, χωρητικότητα, αύξηση του ρυθμού δεδομένων και QoS για μεγάλο αριθμό συσκευών. Καθώς όλο και περισσότερα συστήματα της καθημερινότητας, συχνά περιορισμένα σε πόρους, γίνονται κρίσιμα ως προς τον χρόνο, η ανάγκη για την ανάπτυξη ελαφροβαρών, γρήγορων και αποδοτικών αλγορίθμων ολοένα και αυξάνεται. Ένας νέος κρυπταλγόριθμος ροής που ονομάζεται Espresso, έχει προταθεί για να βελτιστοποιήσει ταυτόχρονα το μέγεθος υλικού και την ταχύτητα, σε αντίθεση με άλλους stream ciphers όπως ο Trivium και ο Grain. Την ίδια στιγμή, σύμφωνα με το ινστιτούτο NIST, όλοι οι ελαφροβαρείς κρυπτογραφικοί αλγόριθμοι θα πρέπει να πληρούν τις προδιαγραφές που ορίζονται στο προτεινόμενο Hardware API for Lightweight Cryptography, με στόχο τη διασφάλιση της αμερόληπτης συγκριτικής αξιολόγησης μεταξύ των αλγορίθμων και της συμβατότητας μεταξύ των υλοποιήσεων του ίδιου αλγορίθμου από διαφορετικούς σχεδιαστές. Στόχος αυτής της εργασίας είναι ο σχεδιασμός και η υλοποίηση μιας Ελαφροβαρούς Μονάδας Κρυπτογράφησης Αναδιατασσόμενης Λογικής, η οποία θα τηρεί τα ελάχιστα κριτήρια συμμόρφωσης και τις προδιαγραφές για τη διεπαφή, την επικοινωνία και τα χαρακτηριστικά χρονισμού που υποστηρίζει ο κρυπτογραφικός πυρήνας, όπως αυτά ορίζονται από το NIST Lightweight Cryptography (LWC) project. Στον LWC πυρήνα εκτελείται μια βελτιστοποιημένη υλοποίηση του αλγόριθμου Espresso, τόσο σε σχέση με άλλους κρυπταλγορίθμους ροής όσο και με άλλες υλοποιήσεις του Espresso στη βιβλιογραφία. Το σύστημα υλοποιείται στον επιτόπια προγραμματιζόμενο πίνακα πυλών (Field Programmable Gate Array - FPGA) xc7s100fgga676-2 της σειράς Spartan-7, ενώ λειτουργεί σε μέγιστη συχνότητα ίση με 687 MHz. With the advent of the new generation of 5G networks and the expected growth of the Internet of Things (IoT), novel applications are being developed to meet the requirements for low latency, capacity, increased data rate and QoS for a large number of devices. As an increasing number of everyday systems, often resource-constrained, become time-critical, the demand of developing lightweight, fast and efficient algorithms is growing. A new stream cipher called Espresso has been proposed to simultaneously optimize hardware size and speed, unlike similar stream ciphers such as Trivium and Grain. At the same time, according to NIST, all proposed lightweight cryptographic algorithms must meet the requirements formulated in the specification of the Hardware API for Lightweight Cryptography, with the aim of ensuring unbiased benchmarking between algorithms and compatibility between implementations of the same algorithm by different designers. The goal of this Thesis is to design and implement a Lightweight Cryptography Module that adheres to the minimum conformance criteria and the specifications for the interface, communication, and timing characteristics supported by the cryptographic core, as defined by the NIST Lightweight Cryptography standardization project. The crypto core runs an optimized implementation of the Espresso algorithm, both relative to other stream ciphers and to other implementations of Espresso in the literature. The system is implemented on the xc7s100fgga676-2 Field Programmable Gate Array (FPGA) of the Spartan-7 series, and operates at a maximum frequency of 687 MHz. 2022-07-11T07:41:12Z 2022-07-11T07:41:12Z 2022-07-08 http://hdl.handle.net/10889/16455 gr application/pdf |
