Experimentální ověření vhodnosti nízkoodběrových IoT zařízení pro implementaci kryptografických primitiv

Abstract

The Internet of Things (IoT) provides a new area for the use of smart devices using a ubiquitous communication network. These devices are used in countless different industries such as healthcare, education, security and public transportation. The primary objective of low-power devices is data collection and long battery life. Another, nowadays rapidly evolving group is wearable electronics (wearables). This group shares many characterics with embedded devices – for example transmitted data security. This article presents a study on the implementation of cryptographic primitives for low-power devices, focusing not only on cryptographic primitives (block ciphers, digital signatures and hash functions) but also on bilinear pairing. Results obtained from smartphones (Samsung Galaxy S4, Jiayu S3 Advanced) low-power devices (Raspberry Pi 1B, 2B) and a smart watch (Sony SmartWatch 3) was compared for classical cryptography and pairing-based cryptography to obtain a comprehensive view on the issue of performance of today's devices. Obtained results confirm, that present IoT devices are ready for processing of cryptographic primitives in real time. For this reason, we believe that information published in this article may be used when deciding on the implementation of selected cryptographic mechanisms for various IoT devices.Internet věcí (Internet of Things, IoT) představuje nový prostor pro využívání chytrých zařízení pomocí všudypřítomné komunikační sítě. Tyto zařízení se používají v nespočtu různých průmyslových odvětví jako je zdravotnictví, vzdělání, bezpečnost a hromadná doprava. Primárním cílem nízkoodběrových zařízení je sběr dat a dlouhá výdrž baterií. Další, v dnešní době velmi rychle rozvíjející se skupinou je nositelná elektronika (wearables). Ta s nízkoodběrovými zařízeními sdílí řadu vlastností - například požadavek na zabezpečení dat při přenosu. Tento článek představuje studii zabývající se implementací kryptografických primitiv pro nízkoodběrová zařízení, kdy je pozornost věnována nejenom základním kryptografickým mechanismům (blokové šifry, digitální podpisy a hašovací funkce), ale také bilineárnímu párování. Pro získání komplexního pohledu na problematiku výkonnosti dnešních zařízení jsou porovnány výsledky získané z chytrých telefonů (Samsung Galaxy S4, Jiayu S3 Advanced), nízkoodběrových zařízení (Raspberry Pi 1B, 2B) a chytrých hodinek (Sony SmartWatch 3) jak pro kryptografii založenou na párování tak pro klasickou kryptografii. Získané výsledky potvrzují, že dnešní zařízení pro IoT doménu jsou již připraveny pro zpracování kryptografických primitiv v reálném čase. Z tohoto důvodu věříme, že informace publikované v tomto článku mohou být použity při rozhodování o implementaci vybraných kryptografických mechanismů pro různorodé IoT zařízení.