Criptografía ligera y segura post-cuántica basada en Ascon: implementación en hardware en aplicaciones automotrices
Autores: Nguyen, Hai Phong; Chen, Yuhua
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Criptografía ligera y segura post-cuántica basada en Ascon: implementación en hardware en aplicaciones automotrices
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Vehículos conectados
Sistemas integrados
Ciberataques
Criptografía post-cuántica
Sensores automotrices
Criptografía ligera
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 38
Citaciones: Sin citaciones
Con el rápido crecimiento de los vehículos conectados y la vulnerabilidad de los sistemas integrados frente a los ciberataques en una era donde los ordenadores cuánticos se están convirtiendo en una realidad, la criptografía poscuántica (PQC) es una solución crucial. Sin embargo, por naturaleza, los sensores automotrices están limitados en potencia, capacidad de procesamiento y memoria para implementar medidas de seguridad. Este estudio presenta un enfoque pionero para asegurar los sistemas automotrices contra amenazas poscuánticas mediante la integración de la suite de cifrado Ascon, un protocolo criptográfico ligero, en entornos automotrices integrados. Al combinar Ascon con el protocolo Controller Area Network (CAN) en una FPGA Artix-7, logramos un bajo consumo de energía al tiempo que garantizamos un alto rendimiento en tareas criptográficas resistentes a poscuánticas. El módulo Ascon está diseñado para optimizar la eficiencia computacional a través de operaciones booleanas a nivel de bits y compuertas lógicas, evitando tablas de búsqueda intensivas de recursos y logrando una velocidad de procesamiento superior. Nuestro diseño de hardware ofrece mejoras significativas de velocidad de 100 veces sobre implementaciones de software y opera de manera efectiva dentro de un reloj de 100 MHz, demostrando un bajo uso de recursos. Además, un bloque personalizado de procesamiento de señales digitales admite la integración del protocolo CAN, manejando la alineación de mensajes y la sincronización para mantener la integridad de la señal bajo ruido ambiental automotriz. Nuestro trabajo proporciona una solución criptográfica robusta y eficiente en energía que prepara a los sistemas automotrices para los desafíos de seguridad de la era cuántica, enfatizando la preparación de la criptografía ligera para su implementación en el mundo real en las industrias automotrices.
Descripción
Con el rápido crecimiento de los vehículos conectados y la vulnerabilidad de los sistemas integrados frente a los ciberataques en una era donde los ordenadores cuánticos se están convirtiendo en una realidad, la criptografía poscuántica (PQC) es una solución crucial. Sin embargo, por naturaleza, los sensores automotrices están limitados en potencia, capacidad de procesamiento y memoria para implementar medidas de seguridad. Este estudio presenta un enfoque pionero para asegurar los sistemas automotrices contra amenazas poscuánticas mediante la integración de la suite de cifrado Ascon, un protocolo criptográfico ligero, en entornos automotrices integrados. Al combinar Ascon con el protocolo Controller Area Network (CAN) en una FPGA Artix-7, logramos un bajo consumo de energía al tiempo que garantizamos un alto rendimiento en tareas criptográficas resistentes a poscuánticas. El módulo Ascon está diseñado para optimizar la eficiencia computacional a través de operaciones booleanas a nivel de bits y compuertas lógicas, evitando tablas de búsqueda intensivas de recursos y logrando una velocidad de procesamiento superior. Nuestro diseño de hardware ofrece mejoras significativas de velocidad de 100 veces sobre implementaciones de software y opera de manera efectiva dentro de un reloj de 100 MHz, demostrando un bajo uso de recursos. Además, un bloque personalizado de procesamiento de señales digitales admite la integración del protocolo CAN, manejando la alineación de mensajes y la sincronización para mantener la integridad de la señal bajo ruido ambiental automotriz. Nuestro trabajo proporciona una solución criptográfica robusta y eficiente en energía que prepara a los sistemas automotrices para los desafíos de seguridad de la era cuántica, enfatizando la preparación de la criptografía ligera para su implementación en el mundo real en las industrias automotrices.