Elliptic curve cryptography in hardware for secure systems : a multi-use reconfigurable soft IP

• Autor(a) principal: Ferreira, Bruno Fin
• Data de Publicação: 2014
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: eng
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da PUC_RS
• Texto Completo: http://tede2.pucrs.br/tede2/handle/tede/5263
• topic: INFORMÁTICA; SEGURANÇA DE DADOS; CRIPTOGRAFIA (COMPUTAÇÃO); SEGURANÇA DE REDES DE COMPUTADORES; ARQUITETURA DE COMPUTADOR; CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO

Nos últimos anos, a indústria tem desenvolvido e colocado no mercado uma grande quantidade de dispositivos que são capazes de acessar a Internet e outras redes. Isso está tornando mais fácil enviar, receber, compartilhar e guardar todo tipo de informação a qualquer momento de qualquer lugar. Assim, há uma enorme quantidade de informações importantes passando pela Internet, mas há também entidades e/ou indivíduos maliciosos tentando capturar essas informações para roubar ou explorar isso visando obter ganhos financeiros ou estratégicos, ou causar algum dano a outras pessoas. Apesar de existir muitas maneiras de proteger tais informações, a mais relevante é o uso de criptografia. Há muitos algoritmos criptográficos em uso atualmente, tais como DES, 3DES, AES e RSA, que normalmente são implementados em software. Eles atingem baixo desempenho e proveem baixos níveis de segurança para muitas aplicações. Portanto, é necessário criar so-luções que disponibilizem maiores níveis de segurança e ao mesmo tempo melhorem o desempenho de criptografar. Este trabalho propõe um sistema de comunicação seguro que pode ser integrado a dispositivos embarcados ou computadores. O sistema de comunicação seguro proposto e desenvolvido neste trabalho é baseado em Criptografia por Curvas Elípticas (ECC), um esquema de criptografia que tem sido estudado e melhorado na última década por muitos pesquisadores, e é indicado como um dos algoritmos de criptografia dos mais seguros. Este trabalho descreve em detalhes a implementação das operações do ECC em hardware, com alvo em prover maior desempenho do que a maioria dos trabalhos disponíveis na literatura. Outro objetivo do trabalho é que mesmo sistemas embarcados críti-cos possam usar o esquema proposto para criar sistemas de comunicação seguros. Este trabalho utilizou o estado da arte operações de ECC para gerar implementações em hardware. O resultado é um núcleo de propriedade intelectual (IP) flexível para ECC que pode ser sintetizado para FPGAs ou ASICs. A validação deste núcleo incluiu o desenvolvimento de um sistema de comunicação completo que pode criar um enlace de comunicação segura entre dois computadores ou dispositivos similares usando ECC para criptografar todas as informações trocadas. O núcleo IP de ECC dá suporte a qualquer uma das 5 curvas elípticas de Koblitz recomendadas pelo Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) e aos Padrões para Grupo de Criptografia Eficiente (SECG). Entretanto, o núcleo IP pode também ser facilmente adaptado para dar suporte a outras curvas elípticas. Um sis-tema de comunicação segura foi desenvolvido, implementado e prototipado em uma placa de desenvolvimento com FPGA Virtex 5 da Xilinx. Além disso, o trabalho demonstra as vantagens e os ganhos de desempenho obtidos quando comparado com implementações em software de sistemas similares.