Статья

Название статьи СОЗДАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ МАЛОРЕСУРСНОЙ РЕАЛИЗАЦИИ ПОТОЧНОГО ШИФРА TRIVIUM
Автор Л.К. Бабенко, Д.В. Голотин, О.Б. Макаревич
Рубрика РАЗДЕЛ II. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ И ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СУПЕРКОМПЬЮТЕРОВ
Месяц, год 12, 2016
Индекс УДК 004.056.55
DOI 10.18522/2311-3103-2016-12-4254
Аннотация В современном мире Интернет вещей особое место занимает легковесная криптография, наиболее эффективно обеспечивающая безопасность сетевых структур различно-го типа. Одной из проблем легковесной криптографии является оптимизация аппаратных решений с целью повышения эффективности их использования. Легковесная криптография – новое малоисследованное направление. Предметом данной статьи является поточный шифр Trivium. Данный шифр является финалистом проекта eSTREAM, по профилю 2 (по-точные шифры для аппаратной реализации). Целью работы является реализация и исследование аппаратной модели легковесного шифра Trivium, в сравнении с другими его реализациями. Результаты работы могут быть использованы для решения задач по защите информации в условиях ограниченных ресурсов. Шифр Trivium является одним из самых эффективных в плане соотношения быстродействия, надёжности и легковесности. Для определения характеристик представленной аппаратной реализации шифра, на разработанной модели проведен анализ экспериментальных данных. Устройство шифрования реализовано на плате Марсоход2bis, на основе ПЛИС cyclone EP4CE6E22C8 c 6272 элементами. Частота внутреннего генератора микросхемы 100 МГц. Шифрующее устройство обрабатывает данные с компьютера, посылаемые по виртуальному com-порту, реализованному через USB. Передача данных из компьютера на ПЛИС и обратно осуществляет программа-клиент Serial Com port v1.2. В статье приводится схема устройства и его блоков. Приведены результаты экспериментальных исследований созданного устройства, и оценка его эффективности, сравнение с другими существующими реализациями. В заключении подведён итог проделанной работы, представлены теоретические и практические результаты, представлен прогноз возможного повышения эффективности.

Скачать в PDF

Ключевые слова FPGA; ПЛИС; Verilog; интернет вещей; Quartus II; Trivium; аппаратная реализация; легковесная криптография; com-порт.
Библиографический список 1. Жуков А.Е. Легковесная криптография. Ч. 1 // Вопросы кибербезопасности. – 2015. – № 1 (9). – C. 18.
2. Жуков А.Е. Легковесная криптография. Ч. 2 // Вопросы кибербезопасности. – 2015. – № 2 (10). – C. 10.
3. История о том, как один злоумышленник заставил тысячи принтеров по всему миру печатать листовки со свастикой // GeekTiemes коллективный блог. – URL: https://geektimes.ru/post/273536/ (дата обращения: 4.02.2016).
4. Preneel B. Perspectives on Lightweight Cryptography // Bart Pernel pesonal site. – URL: http://homes.esat.kuleuven.be/~preneel/preneel_lightweight_
shanghaiv1.pd (дата обращения 20.10.2015).
5. Aoki K., Ichikawa T., Kanda M., Matsui M., Moriai S., Nakajima J., Tokita T. Camellia:
A 128-Bit Block Cipher Suitable for Multiple Platforms – Design and Analysis // Selected Areas in Cryptography (SAC), LNCS. – 2001. – Vol. 2012. – P. 39-56.
6. Poschmann A., Leander G., Schramm K., Paar C. New lighweight crypto algorithms for RFID // In Proceedings of The IEEE International Symposium on Circuits and Systems 2007 – ISCAS 2007. – 2007. – P. 1843-1846.
7. De Canniere C. and Preneel B. Trivium Specifications // eSTREAM: ECRYPT Stream Cipher Project Report 2005/030. – URL: http://www.ecrypt.eu.org/stream/. (дата обращения: 10.11.2015).
8. De Canniere C. and Preneel B. Trivium A Stream Cipher Construction Inspired by Block Cipher Design Principles // eSTREAM: ECRYPT Stream Cipher Project Report 2006/021 (2015). – URL: http://www.ecrypt.eu.org/stream/ (дата обращения: 13.12.2015).
9. eSTREAM portfolio // eSTREAM, the ECRYPT Stream Cipher Project. – 2015. – URL: http://www.ecrypt.eu.org/stream/ (дата обращения: 15.01.2016).
10. Khazaei S., Hasanzadeh M.M., and Kiaei M.S. Linear Sequential Circuit Ap-proximation of Grain and Trivium Stream Ciphers // eSTREAM, ECRYPT StreamCipher Project, Report 2005/063. – URL: http://www.ecrypt.eu.org/stream/papersdir/2007/008.pdf (дата обращения: 13.12.2015).
11. Бабенко Л.К., Голотин Д.В. Об особенностях функционирования и реализации поточного шифра Trivium // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2015. – № 5 (166). – P. 103-111.
12. Mora Gutiérrez, Jiménez Fernández, Valencia Barrero. Low power implementation of Trivium stream cipher. Integrated Circuit and System Design. Power and Timing Modeling, Optimization and Simulation // 22nd International Workshop. – 2012. – P. 113-120.
13. Good T., Benaissa M. Hardware Results for selected Stream Cipher Candidates. State of the Art of Stream Ciphers 2007 // SASC: Workshop Record. – February 2007. – P. 120-128.
14. Бабенко Л.К., Беспалов Д.А., Макаревич О.Б., Чесноков Р.А., Трубников Я.А. Разработка и исследование программно-аппаратного комплекса шифрования по алгоритму Present для решения задач малоресурсной криптографии // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2014. – № 2 (151). – P. 174-180.
15. Спецификация платы Marsohod2bis // Marsohod: open source hardware project. FPGA и CPLD блог. – 2016. Режим доступа: URL: https://marsohod.org/11-blog/289-marsohod2bis (дата обращения: 20.01.2016).
16. Интерфейсный модуль на FT2232D // Easy Electronics: блог посвященный цифровой электронике. Режим доступа: URL: http://easyelectronics.ru/interfejsnyj-modul-na-ft2232d.html (дата обращения: 11.10.2015).
17. UART и с чем его едят // Geektimes: коллективный блог. – 2016. Режим доступа: https://geektimes.ru/post/253786/.
18. Axel Poschmann: Lightweight Cryptography From An Engineers Perspective // Horst-Görtz-Institut für Sicherheit. – 2016. – P. 28-32.
19. Симулятор ModelSim // Marsohod: open source hardware project. Режим доступа: URL: http://marsohod.org/11-blog/118-modelsim (дата обращения: 11.12.2015).
20. Nele Mentens, Jan Genoe, Bart Preneel, Ingrid Verbauwhede. A low-cost implementation of Trivium // Preproceeding of SACS. – 2008. – P. 197-204.

Comments are closed.