بخشی از مقاله
چکیده
دستگاههای کممنبع1 مانند شبکههای حسگر بیسیم2 دارای محدودیتهایی در حافظه، توان و انرژی میباشند. استفاده از الگوریتمهای رمزنگاری رایج برای این دستگاهها بدلیل محدودیتهای سختشان مناسب نمیباشد و باعث اتلاف انرژی و توان دستگاه میگردد. در این کار ما رمزهای سبک را از دیدگاه طراحی و ارزیابی مورد مطالعه قرار میدهیم. طراحی رمزهای سبک را به مراحل پنجگانه انتخاب هدف، انتخاب معماری، انتخاب دستگاه مقصد، انتخاب محیطکاری و انتخاب ساختار پایه تقسیم کردهایم. تا به امروز طراحی رمز سبکوزن به شکل اصولی و روشمند بیان و تئوریزه نشده بود و برای اولین بار در این کار بیان گردید. اصول و مراحل بیانشده به رمزنگار در طراحی رمز سبکوزن کمک شایانی خواهد کرد. فرد مبتدی با یادگیری اصول و تئوری طراحی رمز سبک، مراحل طراحی را به شکل درستی خواهد پیمود و این به سرعت طراحی رمز کمک شایانی خواهد کرد.
واژگان کلیدی: مراحل طراحی رمز، تئوریسازی اصول طراحی، رمزهای سبکوزن، معماری، پیادهسازی سختافزاری و نرمافزاری
مقدمه
از زمان بیان رمزنگاری مدرن و بیان اصول شانون پیوسته نگاه به رمزنگاری سبک وزن موجود بوده است. چون قدمت برچسب های RFID و شبکه های حسگر بیسیم که عمده استفاده از رمزنگاری سبک وزن را پوشش میدهند، به سال های قبل از 1973 بر میگردد. الگوریتم های رایج رمزنگاری مثل AES، نیازمند مقادیر معنی داری از منبع و توان میباشند. دستگاههایی مثل برچسبهای RFID و گرههای حسگر، شامل اطلاعات حساس و محرمانهای هستند. برای این گونه دستگاهها، مقدور نیست که از الگوریتمهای رایج که نیازمند مقادیر بزرگتری از حافظه و توان پردازشی میباشند، برای رمز داده استفاده کنند. از طرف دیگر الگوریتمهای رایج، میزان امنیت بیشتر از آنچه این دستگاهها طلب میکنند تامین میکند - Swarnendu et al,2013 - .
رمزهای سبک وزن کلاسی از الگوریتم های رمزنگاری را بیان میکنند که برای محیطهای به شدت منبع محدود، مناسب میباشند که ارائه دهنده سطح مناسبی از امنیت میباشند - - . - - Ding et al,2014 - , - Kitsos et al,2012 دستگاه های محاسبات فراگیر به دلیل اندازه و شکل شان محدودیت های جدیدی را در طراحی بیان میکنند. اول از همه، ناحیه تراشه موردنیاز برای پیاده سازی سخت افزاری باید به حد کافی کوچک باشد تا هزینه دستگاه فراگیر به دلیل افزونه امنیتی افزایش نیابد. برای مثال در برچسبهای RFID کم هزینه، تخمین زده شده که برای منابع امنیتی دردسترس برای طراحی 5 سنت، ممکن است به چند هزار بیت فضای ذخیره سازی،تقریباً 5000-500 گیت محدود گردد. این نکته را باید اذعان کرد که برچسبهای RFID کم هزینه مدار ساده ای برای پردازش داده حتی بدون CPU دارند، بنابراین تنها راه پیاده سازی یک الگوریتم رمزنگاری، مجتمع بودن سخت افزاری در تراشه های برچسب میباشد.
مورد دیگر و بیشتر حیاتی در دستگاه های فراگیر کوچک، مقادیر توان دردسترس محدود می باشد. فقط یک مقدار کوچک محدودی از انرژی در داخل باتری کوچک برای پردازنده های کوچک جاسازی شده در دستگاه محاسبات فراگیر مشابه حسگرهای کلاس نقطه ای و اتمی ممکن است در دسترس باشد. حتی در دستگاه های بسیار ارزان، مثل برچسب RFID غیرفعال دارای توان داخلی نبوده و انرژی خود را از دستگاه های ارتباطی بزرگتر بدست میآورند - . - Xiaowei et al,2012 جدول 1 شامل تمامی رمزهای قطعهای و جریانی سبک وزن تا سال 2014 میباشد.
