رمزنگاری به همراه صرفه جویی در انرژی برای اینترنت از همه چیز

۲۴ بهمن ۱۳۹۶ کافه

اغلب حملات وب به همراه حساس بودن رمزنگاری کلید عمومی، نوعی رمزگذاری هست که به رایانه اجازه می دهد تا اطلاعات ایمن را بدون نیاز به قبول کلید رمزنگاری مخفی.

پروتکل های رمزنگاری کلید عمومی پیچیده هستند، و در شبکه های کامپیوتری، آنها توسط نرم افزار اجرا می شوند. اما این کار در اینترنت چیزها کار نخواهد کرد، یک شبکه پیش بینی شده که بتواند بسیاری از سنسورهای مختلف را که به وسیله وسایل نقلیه، لوازم خانگی، ساختمان های مدنی، تجهیزات تولید و حتی برچسب های حیوانی تعبیه شده هست، به سرورهای آنلاین متصل کند. سنسورهای جاسازی شده که نیازمند به حداکثر رساندن عمر به همراهتری هستند، نمی توانند فضای انرژی و حافظه ای را که اجرای پروتکل های رمزنگاری نرم افزار مورد نیاز هست، بپردازد.

محققان MIT یک تراشه جدید ساخته اند که برای انجام رمزنگاری کلید عمومی هستفاده می شود که صرفا ۱/۴۰۰ انرژی را به عنوان اجرای نرم افزار مشابه پروتکل ها مصرف می کند. همچنین به همراه هستفاده از حدود ۱/۱۰ حافظه بیشتر و ۵۰۰ به همراهر سریعتر اجرا می شود. محققان این تراشه را در مقاله ای که این هفته در کنفرانس Circuits Circuit State Solid State ارائه می دهند، شرح می دهد.

همانند بسیاری از سیستم های رمزنگاری عمومی کلید عمومی، تراشه های محققان از تکنیک رمزنگاری منحنی بیضوی هستفاده می کنند. همانطور که از نام آن بر می آید، رمزنگاری منحنی بیضوی به نوعی از تابع ریاضی به نام منحنی بیضوی متکی هست. در گذشته، محققان – از جمله همان گروه MIT که تراشه جدید را توسعه دادند – تراشه هایی ساخته اند که برای مرتب کردن منحنی های بیضوی یا خانواده های منحنی خاصی کار می کنند. آنچه که تراشه جدید را از هم جدا می کند، این هست که آن را برای رسیدگی به هر منحنی بیضوی طراحی شده هست.

"Utsav Banerjee، یکی از فارغ التحصیلان MIT در مهندسی برق و علوم کامپیوتری و اولین نویسنده در این مقاله می گوید:" کریپتوگرافی ها به همراه منحنی هایی به همراه ویژگی های مختلف ساخته می شوند و از اولویت های مختلف هستفاده می کنند. " "بحث های زیادی در مورد اینکه منحنی امن هست و کدام منحنی برای هستفاده هستفاده می شود وجود دارد و دولت های مختلفی به همراه هستانداردهای متفاوت وجود دارد که در مورد منحنی های مختلف صحبت می کنند. به همراه هستفاده از این تراشه ما می توانیم از همه آنها حمایت کنیم و امیدوارم وقتی منحنی های جدید در آینده می آیند، بتوانیم از آنها نیز حمایت کنیم. "

پیوستن به به همراهنرجی در مقاله، مشاور آن هست، Anantha Chandrakasan، دبیر دانشکده مهندسی MIT و هستاد مهندسی برق و علوم رایانه وننور بوش؛ Arvind، هستاد جانسون در مهندسی علوم کامپیوتر؛ و اندرو و رایت و چیراگ جوکر، هر دو دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی برق و علوم رایانه هستند.

هستدلال مدولار

محققان محاسبه همراهت رمزنگاری را به قطعات تشکیل دهنده آن تقسیم کردند تا بتوانند تراشه منحنی بیضوی منحصر به فرد خود را ایجاد کنند. رمزنگاری منحنی انفجاری بر پایه محاسبه همراهت مدولار مبتنی هست، به این معنی که مقادیر اعداد که در محاسبه همراهت شکل می گیرند، یک حد تعیین می شوند. اگر نتیجه برخی محاسبه ها از این حد هست، آن را به همراه محدودیت تقسیم می شود، و تنها به همراهقی مانده حفظ می شود. محرمانه بودن این محدودیت کمک می کند تا امنیت رمزنگاری را تضمین کند.

یکی از محاسبه همراهتی که تراشه MIT آن را یک مدار خاصی اختصاص می دهد، بنابراین ضرب مدولار هست. اما چون رمزنگاری منحنی بیضی شکل به همراه تعداد زیادی مقابله می کند، ضریب مدولار تراشه گسترده هست. به طور معمول، یک ضریب مدولار ممکن هست بتواند اعداد را به همراه ۱۶ یا شاید ۳۲ رقم دودویی یا بیت اداره کند. برای محاسبه همراهت بزرگتر، نتایج تقسیم بندی های تقریبه همراه ۱۶ یا ۳۲ بیتی توسط مدارهای منطقی افزوده می شود.

ضریب مدولار تراشه MIT میتواند عدد ۲۵۶ بیت را اداره کند. از بین بردن مدار اضافی برای ادغام محاسبه همراهت کوچک هر دو مصرف انرژی تراشه را کاهش می دهد و سرعت آن را افزایش می دهد.

یکی دیگر از عملیات کلیدی در رمزنگاری منحنی بیضوی، inversion نامیده می شود. Inversion محاسبه یک عدد هست که وقتی که توسط یک شماره داده شده ضرب شود، یک محصول مدولار از ۱ تولید خواهد شد. در تراشه های قبلی اختصاص داده شده به رمزنگاری منحنی بیضوی، معکوس سازی توسط همان مدارهایی انجام شد که تعدیل های مدولار را انجام دادند، فضای ذخیره تراشه . اما محققان MIT به جای تراشه خود را به همراه یک مدار مبنا هدف خاص مجهز کردند. این مساحت سطح تراشه را ۱۰ درصد افزایش می دهد، اما مصرف انرژی را به نصف کاهش می دهد.

پروتکل رمزنگاری رایج ترین هستفاده از رمزنگاری منحنی بیضوی، پروتکل امنیتی امنیت لایه انتقال داده هست که نه تنها محاسبه همراهت منحنی بیضوی، بلکه همچنین قالب بندی، انتقال و دست زدن داده های رمزگذاری شده را مدیریت می کند. در واقع، کل پروتکل در تراشه محققان MIT سخت گیر هست، که به طور چشمگیری حجم حافظه مورد نیاز برای اجرای آن را کاهش می دهد.

تراشه همچنین دارای یک پردازنده ی عمومی هست که می تواند در ارتبه همراهط به همراه مدار اختصاصی برای اجرای سایر پروتکل های امنیتی مبتنی بر منحنی بیضوی هستفاده شود. اما هنگامی که در حال هستفاده نیست، می توان آن را خاموش کرد، بنابراین از کارآیی انرژی تراشه برخوردار نیست.

"Xiaolin Lu، مدیر آزمایشگاه اینترنت (IOT) در Texas Instruments می گوید:" آنها مقدار مشخصی از قابلیت ها را که در نرم افزار به سخت افزار تبدیل شده اند، حرکت می دهند. " "این مزایا دارد که شامل قدرت و هزینه هست. اما از یک دیدگاه صنعتی IOT، این نیز یک پیاده سازی کاربر پسند هست. برای هر کسی که نرم افزار را می نویسد، بسیار ساده تر هست. "

دانلود آهنگ مسعود صادقلو ما به هم میایم