Uma Avaliação Comparativa de Algoritmos de Criptografia Simétrica para Dispositivos Restritos em Recursos

• Mayksuel Ramalho UFF
• Gabriel S. de Oliveira UFF
• Nicholas Neves UFF
• Rafael Porto UFF
• Victor Afonso M. Sobral UFF
• Marcos Rezende Prefeitura Municipal de Niterói
• Dianne S. V. Medeiros UFF

DOI: https://doi.org/10.5753/wperformance.2024.2530

Resumo

A segurança de dados na Internet das Coisas é fundamental para proteger tanto os dispositivos quanto os dados que trafegam na rede. No entanto, a segurança é normalmente negligenciada nesse contexto, tornando os sistemas vulneráveis a ataques cibernéticos, o que pode comprometer a confidencialidade e integridade das informações. Este trabalho foca em um caso de uso de um sistema de monitoramento remoto de variáveis ambientais para prevenção de desastres naturais, cujas informações devem ser confidenciais e íntegras. As famílias de algoritmos AES (Advanced Encryption Standard) e Speck criptográficos são avaliadas em implementações tradicionais e otimizadas em uso de memória, visando a confidencialidade dos dados. Os algoritmos são avaliados por meio de experimentos práticos em uma plataforma de hardware restrita em recursos computacionais e de energia. Verifica-se a vazão da transmissão, a estimativa de consumo de energia, o tempo de execução e a ocupação de memória. Os resultados mostram que a família Speck executa mais rapidamente e apresenta o menor consumo de energia estimado ao mesmo tempo em que ocupa menos espaço em memória.

Referências

Abdullah, A. M. (2017). Advanced encryption standard (AES) algorithm to encrypt and decrypt data. Cryptography and Network Security, 16(1):11.

Albarello, R., Oyamada, M. e de Camargo, E. (2020). Avaliação de algoritmos de criptografia e implementação de um protocolo leve para comunicação entre dispositivos iot. Em Anais Estendidos do X Simpósio Brasileiro de Engenharia de Sistemas Computacionais, p. 65–72, Porto Alegre, RS, Brasil. SBC.

Alvalá, R. C. S. e Barbieri, A. F. (2017). Desastres naturais. Em Mudanças climáticas em rede: um olhar interdisciplinar, volume 1, p. 203–230. Canal6Editora.

Beg, A., Al-Kharobi, T. e Al-Nasser, A. (2019). Performance evaluation and review of lightweight cryptography in an internet-of-things environment. Em 2nd International Conference on Computer Applications & Information Security (ICCAIS), p. 1–6.

Bogdanov, A., Khovratovich, D. e Rechberger, C. (2011). Biclique cryptanalysis of the full AES. Em Lee, D. H. e Wang, X., editors, Advances in Cryptology – ASIACRYPT 2011, p. 344–371, Berlin, Heidelberg. Springer Berlin Heidelberg.

de Paiva, B. D., de Souza, B. P. e Travassos, G. H. (2023). Cryptocomponent: um componente de criptografia para sistemas de software IoT de baixo custo. Em Anais Estendidos do XIV Congresso Brasileiro de Software: Teoria e Prática, p. 90–99. SBC.

El-hajj, M., Mousawi, H. e Fadlallah, A. (2023). Analysis of lightweight cryptographic algorithms on IoT hardware platform. Future Internet, 15(2).

Fotovvat, A., Rahman, G. M. E., Vedaei, S. S. e Wahid, K. A. (2021). Comparative performance analysis of lightweight cryptography algorithms for IoT sensor nodes. IEEE Internet of Things Journal, 8(10):8279–8290.

Guinelli, J. V., Aguiar, O. V. e Lazarin, N. M. (2018). Análise e comparação de algoritmos criptográficos simétricos embarcados na plataforma arduino. Em Anais Estendidos do XVIII Simpósio Brasileiro de Segurança da Informação e de Sistemas Computacionais, p. 167–176, Porto Alegre, RS, Brasil. SBC.

Hoffmann, R. B. e Griebler, D. (2023). Avaliando paralelismo em dispositivos com recursos limitados. Em Anais da XXIII Escola Regional de Alto Desempenho da Região Sul, p. 105–106. SBC.

Hossein Motlagh, N., Mohammadrezaei, M., Hunt, J. e Zakeri, B. (2020). Internet of things (iot) and the energy sector. Energies, 13(2).

Mouha, R. A. e Ait, R. (2021). Internet of things (IoT). Journal of Data Analysis and Information Processing, 09(2):77–101.

Panahi, P., Bayılmış, C., undefinedavuşoğlu, U. e Kaçar, S. (2021). Performance evaluation of lightweight encryption algorithms for IoT-based applications. Arabian Journal for Science and Engineering, 46(4):4015–4037.

Pereira, G. C. C. F., Alves, R. C. A., Silva, F. L. d., Azevedo, R. M., Albertini, B. C. e Margi, C. B. (2017). Performance evaluation of cryptographic algorithms over IoT platforms and operating systems. Security and Communication Networks, 2017:1–16.

Smith, R., Palin, D., Ioulianou, P. P., Vassilakis, V. G. e Shahandashti, S. F. (2020). Battery draining attacks against edge computing nodes in IoT networks. Cyber-Physical Systems, 6(2):96–116.

Song, L., Huang, Z. e Yang, Q. (2016). Automatic differential analysis of ARX block ciphers with application to SPECK and LEA. Em Liu, J. K. e Steinfeld, R., editors, Information Security and Privacy, p. 379–394, Cham. Springer International Publishing.

Tawalbeh, L., Muheidat, F., Tawalbeh, M. e Quwaider, M. (2020). IoT privacy and security: Challenges and solutions. Applied Sciences, 10(12).

Vaz, Y., Mattos, J. e Soares, R. (2023). AES otimizado para uso em aplicações IoT. Em Anais Estendidos do XIII Simpósio Brasileiro de Engenharia de Sistemas Computacionais, p. 31–36, Porto Alegre, RS, Brasil. SBC.

Zanon, V., Romancini, E. M., Manoel, B., Lau, J., Ourique, F. e Morales, A. (2022). Avaliação experimental de uma camada de segurança implementada em dispositivo vestível cardíaco para internet das coisas médicas. Em Anais do XXII Simpósio Brasileiro de Segurança da Informação e de Sistemas Computacionais, p. 97–110, Porto Alegre, RS, Brasil. SBC.