Algoritmo de criptografia leve com utilização de autenticação

Abstract

O ambiente da Internet das coisas (IoT) requer o uso de técnicas criptográficas que sejam leves, com baixo custo computacional. Os algoritmos existentes além de serem pouco flexíveis, normalmente fornecem autenticação por técnicas externas ao algoritmo, como os modos de operação. Este trabalho apresenta a cifra FlexAE, um novo algoritmo leve, flexível e autenticado para ser utilizado no ambiente de IoT. Ele trabalha com tamanhos variáveis de bloco . O algoritmo foi construído visando consumir poucos recursos computacionais. A base da cifra é a construção Even-Mansour (EVEN; MANSOUR, 1997), que utiliza duas operações XOR e uma permutação, e o modo paralelizável que considera integridade (IAPM) (JUTLA, 2001). A função de permutação também foi definida tomando o cuidado para permitir o uso de diversos tamanhos de blocos e chave, tornando a cifra flexível. A cifra foi validada quanto a capacidade de gerar sequência pseudo-aleatórias, leveza e resistência de ataques criptanálise diferencial e linear. Os testes estatísticos utilizados para validar a aleatoriedade das sequencias geradas foram o conjunto de testes estatísticos do NIST(RUKHIN et al., 2010) e a ferramenta DieHarder (BROWN; EDDELBUETTEL; BAUER, 2016). Para confirmar que a cifra é leve, ela foi comparada com outras cifras utilizando as métricas da ferramenta FELICS (DINU et al., 2015) - uso de memória RAM, tempo de processamento e tamanho de código. A dificuldade dos ataques de criptanálise diferencial e linear da cifra indica que a cifra é segura quando utiliza blocos de 64 e 128 bits. Para blocos maiores que 128 bits, a cifra é segura para trabalhar com chaves de até 256 bits. O trabalho também apresentou um sistema que permite a comunicação segura entre dispositivos em um ambiente IoT, utilizando a cifra proposta.