Düşük Tüketimli Ntru Gerçeklemeleri

Abstract

Radyo Frekansı ile Tanımlama (RFID) etiketleri ve Algılayıcılar, günümüzde popülarite kazanan ve güvenlik ihtiyaçları artan sistemlerdir. Bu cihazlarca aktarılan bilgilerin güvenliğinin sağlanması son derece önemlidir. Gerekli olan bu güvenliği sağlamanın yolu da şifreleme algoritmaları kullanmaktan geçmektedir. Bu çalışmada, RFID etiketleri ve algılayıcı ağları gibi sistemler için uygun olabilecek, az yer kaplayan ve düşük güç tüketimli NTRU gerçeklemeleri sunulmaktadır. NTRU için biri sadece şifreleme, diğeri ise hem şifreleme hem şifre çözme işlemlerini yapabilen iki farklı devre tasarlanmıştır. Devrelerin statik güç harcamasını düşük tutmak için düşük kaçak akımlı teknoloji kütüphaneleri kullanılmıştır. Dinamik güç harcamasını azaltmak için ise saat işaretini engelleme, giriş izolasyonu ve önhesaplama yöntemlerinden faydalanılmıştır. Bu çalışma aynı zamanda, şifreleme/şifre çözme devrelerini bir arada bulunduran ilk NTRU tasarımıdır. Ayrıca, gerçeklemenin yan kanal analizlerine karşı olan dayanıklılığını ölçmek için, korumalı ve korumasız olarak gerçeklenmiş şifreleme/şifre çözme devresine farksal güç analizi (DPA) yöntemiyle saldırılmış ve sistemin gizli anahtarı elde edilmiştir.

Radio Frequency Identification (RFID) tags and Sensor Nodes are emerging security platforms which are gaining popularity. The security of the information transferred by these devices is essential. To maintain this security, it is inevitable to use cryptographic algorithms in RFID and Wireless Sensor Network (WSN) systems. This work presents a compact and low power NTRU design that is suitable for pervasive security applications such as RFIDs and sensor nodes. Two different architectures have been designed for NTRU. One is only capable of encryption and the other one performs both encryption and decryption. To reduce the static power consumption, a low leakage library has been used. Furthermore, in order to reduce the dynamic power consumption, clock gating, operand isolation and precomputation methods are used wherever possible. This work is also the first one to present a complete NTRU design with encryption/decryption circuitry. Moreover, to evaluate the resistance of the implementations against side channel attacks, Differential Power Analysis (DPA) attacks were conducted on the protected and unprotected implementations of the encryption-decryption NTRU design. The secret key in the implementations was inferred successfully with DPA attacks.