Implementación eficiente en SoC-FPGAs de bajo costo del protocolo TLSv1.2 con soporte ECC_AES para coordinadores seguros de IoT
Autores: Bellemou, Ahmed Mohamed; García, Antonio; Castillo, Encarnación; Benblidia, Nadjia; Anane, Mohamed; Álvarez-Bermejo, José Antonio; Parrilla, Luis
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2019
Acceso abierto
Artículo científico
2019
Implementación eficiente en SoC-FPGAs de bajo costo del protocolo TLSv1.2 con soporte ECC_AES para coordinadores seguros de IoT
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Seguridad
Aplicaciones de IoT
Protocolo TLS
Núcleo acelerador ECC
Microprocesador ARM Cortex-A9
Arquitectura de hardware
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 31
Citaciones: Sin citaciones
La gestión de seguridad para aplicaciones de IoT es un campo de investigación crítico, especialmente al tener en cuenta la variación de rendimiento en los dispositivos de IoT muy diferentes. En este documento, presentamos coordinadores cliente/servidor de alto rendimiento en dispositivos SoC-FPGA de bajo costo para la recopilación segura de datos de IoT. La seguridad está garantizada mediante el uso del protocolo de Seguridad de la Capa de Transporte (TLS) basado en el conjunto de cifrado TLS_ECDHE_ECDSA_WITH_AES_128_CBC_SHA256. La arquitectura de hardware de los coordinadores propuestos se basa en un diseño de SW/HW, implementando dentro del núcleo acelerador de hardware la Multiplicación Escalar de Curva Elíptica (ECSM), que es la operación principal de los Criptosistemas de Curva Elíptica (ECC). Mientras tanto, el control del esquema general de TLS se realiza en software por un microprocesador ARM Cortex-A9. De hecho, la implementación del núcleo acelerador de ECC alrededor de un microprocesador ARM permite no solo la mejora de la ejecución de ECSM, sino también la mejora del rendimiento de todo el criptosistema. La integración del procesador ARM permite explotar la posibilidad de características de Linux integrado para una alta flexibilidad del sistema. Como resultado, el acelerador de ECC propuesto requiere un área limitada, con solo 3395 LUTs en el dispositivo Zynq utilizado para realizar ECSMs de 233 bits a alta velocidad en 413 us, con un reloj de 50 MHz. Además, la generación de una clave secreta de handshake de TLS de 384 bits entre los coordinadores cliente y servidor requiere 67.5 ms en un dispositivo Zynq 7Z007S de bajo costo.
Descripción
La gestión de seguridad para aplicaciones de IoT es un campo de investigación crítico, especialmente al tener en cuenta la variación de rendimiento en los dispositivos de IoT muy diferentes. En este documento, presentamos coordinadores cliente/servidor de alto rendimiento en dispositivos SoC-FPGA de bajo costo para la recopilación segura de datos de IoT. La seguridad está garantizada mediante el uso del protocolo de Seguridad de la Capa de Transporte (TLS) basado en el conjunto de cifrado TLS_ECDHE_ECDSA_WITH_AES_128_CBC_SHA256. La arquitectura de hardware de los coordinadores propuestos se basa en un diseño de SW/HW, implementando dentro del núcleo acelerador de hardware la Multiplicación Escalar de Curva Elíptica (ECSM), que es la operación principal de los Criptosistemas de Curva Elíptica (ECC). Mientras tanto, el control del esquema general de TLS se realiza en software por un microprocesador ARM Cortex-A9. De hecho, la implementación del núcleo acelerador de ECC alrededor de un microprocesador ARM permite no solo la mejora de la ejecución de ECSM, sino también la mejora del rendimiento de todo el criptosistema. La integración del procesador ARM permite explotar la posibilidad de características de Linux integrado para una alta flexibilidad del sistema. Como resultado, el acelerador de ECC propuesto requiere un área limitada, con solo 3395 LUTs en el dispositivo Zynq utilizado para realizar ECSMs de 233 bits a alta velocidad en 413 us, con un reloj de 50 MHz. Además, la generación de una clave secreta de handshake de TLS de 384 bits entre los coordinadores cliente y servidor requiere 67.5 ms en un dispositivo Zynq 7Z007S de bajo costo.