31270

طراحي يك الگوريتم رمزنگاري مبتني بر بلاك چين در كاربردهاي با توان مصرفي و منابع محدود

ارشد

الكترونيك ديجيتال

1399

1403/06/28

دكتر ستار ميرزاكوچكي - دكتر شهريار برادران شكوهي

-

برق

در دستگاه هاي با منابع محدود در توان محاسباتي و توان مصرفي نظير دستگاه‌هاي تعبيه‌شده (Embedded)، اينترنت وسايل نقليه (IOV) و اينترنت اشيا (IOT)، مقدار منابعي كه مي تواند به امنيت اختصاص داده مي شود بسيار كم است. از سوي ديگر فناوري بلاك چين به عنوان يك شبكه غيرمتمركز به دليل فرايند سنگين رمزنگاري در الگوريتم هاي اجماع و همينطور پيوند بلوك ها مبتني بر توابع هش، به منابع گسترده و قابليت هاي محاسباتي بالا نياز دارد. براي متعادل كردن پيچيدگي محاسبات و منابع گسترده در بلاك چين و پياده سازي آن در كاربردهاي با منابع محدود، استفاده از الگوريتم اجماع احرازهويت مبتني بر الگوريتم رمزنگاري متقارن و سبك وزن Ascon پيشنهاد مي شود. با تعريف دو نقش امضا كننده تراكنش و تأييد كننده تراكنش براي هر دستگاه و با استفاده از الگوريتم انتقال كليد منحني بيضوي ديفي هلمن (ECDH)، به جاي ارسال اطلاعات در شبكه بلاك چين، با تغيير نقش در همان دستگاه فرايند اعتبارسنجي تراكنش انجام مي شود. و در فرايند اعتبارسنجي بلوك از الگوريتم كد احراز هويت پيام (MAC) در كنار الگوريتم ECDH استفاده مي كنيم. طراحي بصورت ماژولار پياده شده و با اجراي يك ماشين حالت ساده كنترل مي شود. براي درك منطق طراحي و بيان قابليت ارائه در نرم افزار ابتدا طراحي را با استفاده از زبان برنامه نويسي پايتون شبيه سازي كرده ايم و سپس با استفااده از زبان توصيف سخت افزار VHDL آن را بر روي سخت افزار FPGA شبيه سازي كرده ايم. نتايج حاصل از شبيه سازي توان عملياتي 3807 bps را با مساحت 4587 LUTs و با توان مصرفي 23mW در Airtex-7 نشان مي دهد.

1403/07/11

Designing a blockchain-based cryptographic algorithm in applications with limited power and limited resources

1/1/1900 12:00:00 AM

In devices with limited resources in computing power and power consumption such as embedded devices, Internet of Vehicles (IOV) and Internet of Things (IOT), the amount of resources that can be dedicated to security is very low. On the other hand, blockchain technology as a decentralized network requires extensive resources and high computing capabilities due to the heavy encryption process in consensus algorithms and the linking of blocks based on hash functions. To balance the complexity of calculations and extensive resources in blockchain and its implementation in applications with limited resources, the use of consensus authentication algorithm based on Ascon's lightweight and symmetric cryptographic algorithm is suggested. By defining two roles of transaction signer and transaction verifier for each device and using Elliptic Diffie-Hellman (ECDH) key transfer algorithm, instead of sending information in the blockchain network, the transaction validation process is performed by changing roles in the same device. And in the block validation process, we use the message authentication code (MAC) algorithm along with the ECDH algorithm. The design is implemented in a modular way and is controlled by running a simple state machine. In order to understand the logic of the design and express the presentation capability in the software, we have first simulated the design using the Python programming language, and then we have simulated it on the FPGA hardware using the VHDL hardware description language. The results of the simulation show a throughput of 3807 bps with an area of 4587 LUTs and a power consumption of 23mW in Airtex-7.

دستگاه هاي با منابع محدود , الگوريتم رمزنگاري سبك وزن Ascon , الگوريتم انتقال كليد منحني بيضوي ديفي هلمن , بلاك چين , احرازهويت

Resource-constrained devices , Ascon lightweight cryptographic algorithm , Diffie-Hellman elliptic curve key transfer algorithm , blockchain , authentication

mohammad amin jaberi

Dr. Sattar Mirza kochaki - Dr. Shahriar bradaran shokoohi