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Exploración de la arquitectura de hardware de alta eficiencia de SM4-CCM para aplicaciones de IoT

Autores: Chen, Rui; Li, Bing

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2022

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Acceso abierto

Artículo científico
2022

Exploración de la arquitectura de hardware de alta eficiencia de SM4-CCM para aplicaciones de IoT


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Eléctrica y Electrónica

Palabras clave

Internet de las cosas
Seguridad de datos
Cifrado autenticado
Dispositivos con recursos limitados
Algoritmo SM4-CCM
Exploración del espacio de diseño

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 44

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
El uso generalizado de Internet de las Cosas (IoT) se debe al valor de los datos recopilados por los dispositivos IoT. Estos dispositivos IoT generan, procesan e intercambian grandes cantidades de datos críticos para la seguridad o sensibles a la privacidad. Antes de la transmisión, los datos deben protegerse contra la fuga de información y el robo de datos. Implementar algoritmos de cifrado autenticado con datos adicionales (AEAD) en dispositivos IoT garantiza la confidencialidad e integridad de los datos. Sin embargo, los algoritmos AEAD son intensivos en computación, mientras que los dispositivos IoT tienen recursos limitados o incluso funcionan con batería. Por lo tanto, se requiere un método de bajo costo, bajo consumo de energía y alta eficiencia para implementar un algoritmo AEAD en dispositivos IoT con recursos limitados. El algoritmo SM4-CCM, introducido en RFC 8998, se selecciona como el algoritmo AEAD para abordar este problema. Algoritmos similares a SM4-CCM (por ejemplo, SM4 y AES-CCM) proporcionan muchas referencias de diseño arquitectónico, pero es desafiante decidir cuál arquitectura es la más adecuada para SM4-CCM. Para encontrar la arquitectura de hardware SM4-CCM más eficiente, se propone un método de exploración del espacio de diseño. En primer lugar, el algoritmo SM4-CCM se divide en cinco capas y se proporcionan tres arquitecturas candidatas para cada capa. En segundo lugar, se construyen 63 esquemas de diseño para SM4-CCM combinando arquitecturas candidatas de cada capa. Finalmente, se utilizan un gran número de comparaciones y análisis de resultados experimentales para identificar el más eficiente. Bajo la tecnología TSMC 90 nm, los resultados experimentales del esquema identificado muestran que el rendimiento, el consumo de energía y el área logran 199,99 Mbps, 1,625 mW y 14,6 K compuertas, respectivamente. Como prueba de concepto, también se presenta la implementación de este esquema en una placa FPGA.

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