Sicherheit für das Internet der Dinge mit geringer Energie- und Leistungsaufnahme (GreenSec)

• Antragsteller: Professor Dr. Amir Moradi
• Fachliche Zuordnung: Sicherheit und Verlässlichkeit, Betriebs-, Kommunikations- und verteilte Systeme ; Rechnerarchitektur, eingebettete und massiv parallele Systeme
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 393207943

• Erstellungsjahr: 2023

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Das Ziel dieses Projekts war es, effiziente und sichere kryptografische Implementierungen für ressourcen-beschränkte Geräte zu entwerfen, d.h. batteriebetriebene IoT-Geräte oder solche, die durch ein RFID-Feld mit Strom versorgt werden. Wir haben verschiedene bestehende Schemata untersucht und den Einfluss spezifischer Eigenschaften auf den Energieverbrauch analysiert. Dadurch konnten wir bestimmen, welche Arten von Implementierungen für kleine Geräte geeignet sind, um umfassende physische Sicherheit zu bieten. Wir haben gezeigt, dass parallele Implementierungen seriellen Implementierungen vorzuziehen sind und der Energieverbrauch mit dem gewünschten Sicherheitslevel zunimmt. Bei unserem Ansatz haben wir keine gesamte Implementierung optimiert, sondern kleinere, atomare Gatter betrachtet und sie auf effiziente Weise nachweislich sicher gemacht. Wir konzentrierten uns beispielsweise darauf, ein einzelnes AND-Gatter zu maskieren, welches dann zu ganzen Chiffren kombiniert werden kann. Mit unseren automatischen Tools kann ein Designer ohne Fachkenntnisse im Bereich der Implementierungssicherheit einfach mehrere solcher sogenannter Gadgets komponieren und eine nachweislich sichere kryptografische Implementierung erhalten. Die Geräte sind für verschiedene Zwecke optimiert, entweder für Anforderungen mit geringer Latenz, geringem Flächenbedarf oder geringem Bedarf an Zufallszahlen. Dies ermöglicht es einem Designer, seine gewünschte (unsichere) Implementierung einfach an seine Anforderungen anzupassen. Wir haben einige leichte Chiffren bestimmt, die ein geeigneter Ausgangspunkt für effiziente Implementierungen sind, z.B. MIDORI oder PRINCE.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Lightweight Ciphers on a 65 nm ASIC A Comparative Study on Energy Consumption. 2020 IEEE Computer Society Annual Symposium on VLSI (ISVLSI), 530-535. IEEE.
  Richter, Bastian & Moradi, Amir
  
• SILVER – Statistical Independence and Leakage Verification. Lecture Notes in Computer Science, 787-816. Springer International Publishing.
  Knichel, David; Sasdrich, Pascal & Moradi, Amir
  
• Automated Generation of Masked Hardware. IACR Transactions on Cryptographic Hardware and Embedded Systems, 589-629.
  Knichel, David; Moradi, Amir; Müller, Nicolai & Sasdrich, Pascal
  
• Generic Hardware Private Circuits. IACR Transactions on Cryptographic Hardware and Embedded Systems, 323-344.
  Knichel, David; Sasdrich, Pascal & Moradi, Amir
  
• Composable Gadgets with Reused Fresh Masks. IACR Transactions on Cryptographic Hardware and Embedded Systems, 114-140.
  Knichel, David & Moradi, Amir
  
• Low-Latency Hardware Private Circuits. Proceedings of the 2022 ACM SIGSAC Conference on Computer and Communications Security, 1799-1812. ACM.
  Knichel, David & Moradi, Amir
  
• Randomness Optimization for Gadget Compositions in Higher-Order Masking. IACR Transactions on Cryptographic Hardware and Embedded Systems, 188-227.
  Feldtkeller, Jakob; Knichel, David; Sasdrich, Pascal; Moradi, Amir & Güneysu, Tim
  
• Energy Consumption of Protected Cryptographic Hardware Cores. Lecture Notes in Computer Science, 195-220. Springer Nature Switzerland.
  Rezaei, Shahmirzadi Aein; Moos, Thorben & Moradi, Amir