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curve25519 based lightweight end-to-end encryption in resource constrained autonomous 8-bit IoT devices

Cybersecurity 2021年第1期4卷 147-159页

作者： Shafi Ullah Raja Zahilah School of Computing Faculty of EngineeringUniversiti Teknologi Malaysia81310 Johor BahruJohorMalaysia

Robust encryption techniques require heavy computational capability and consume large amount of memory which are unaffordable for resource constrained IoT devices and Cyber-Physical Systems with an inclusion of general-purpose data manipulation *** encryption techniques have been introduced to address the inability of such devices,lacking in robust security provision at low *** article presents an encryption technique,implemented on a resource constrained IoT device(AVR ATmega2560)through utilizing fast execution and less memory consumption properties of curve25519 in a novel and efficient lightweight hash *** hash function utilizes GMP library for multi-precision arithmetic calculations and pre-calculated curve points to devise a good cipher block using ECDH based key exchange protocols and large random prime number generator function.

关键词： Cyber-physical systems IoT Resource constrained IoT devices Lightweight encryption End-to-end encryption Elliptic curve cryptography curve25519

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curve25519椭圆曲线算法GPU高速实现

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信息网络安全 2017年第9期 122-127页

作者：成娟娟郑昉昱林璟锵董建阔中国科学院信息工程研究所信息安全国家重点实验室北京100093 中国科学院数据与通信保护研究教育中心北京100093 中国科学院大学网络空间安全学院北京100049

密钥交换是一种在非保护信道中建立共享密钥的方法,被广泛运用在包括TLS/SSL等网络安全协议中。基于椭圆曲线密码算法的Diffie-Hel man算法(ECDH)由于其出色的计算效率,在密钥交换协议中被逐步推广使用。目前主流的ECDH中采用的椭圆曲线... 详细信息

密钥交换是一种在非保护信道中建立共享密钥的方法,被广泛运用在包括TLS/SSL等网络安全协议中。基于椭圆曲线密码算法的Diffie-Hel man算法(ECDH)由于其出色的计算效率,在密钥交换协议中被逐步推广使用。目前主流的ECDH中采用的椭圆曲线是NISTP系列曲线,但随着对性能的迫切要求以及对其安全性的怀疑,IETF在2016年1月正式将curve25519曲线用于密钥交换,称为X25519密钥交换协议;随后各大开源安全软件也进行跟进,优先推荐使用X25519。X25519的主要计算瓶颈是curve25519的椭圆曲线点乘算法,文章提出了一种利用GPU的curve25519的椭圆曲线点乘算法,通过对有限域算术优化和曲线算法优化,在NVIDIAGe ForceGTX780Ti达到了每秒138万次的吞吐率,相较之前基于GPU的实现获得了5.6倍的性能提升。

关键词：图形处理器椭圆曲线 curve25519 密钥交换

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curve25519椭圆曲线算法GPU高速实现

Curve25519椭圆曲线算法GPU高速实现

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第32次全国计算机安全学术交流会

作者：成娟娟郑昉昱林璟锵董建阔中国科学院信息工程研究所信息安全国家重点实验室中国科学院数据与通信保护研究教育中心中国科学院大学网络空间安全学院

密钥交换是一种在非保护信道中建立共享密钥的方法,被广泛运用在包括TLS/SSL等网络安全协议中。基于椭圆曲线密码算法的Diffie-Hellman算法(ECDH)由于其出色的计算效率,在密钥交换协议中被逐步推广使用。目前主流的ECDH中采用的椭圆曲线... 详细信息

密钥交换是一种在非保护信道中建立共享密钥的方法,被广泛运用在包括TLS/SSL等网络安全协议中。基于椭圆曲线密码算法的Diffie-Hellman算法(ECDH)由于其出色的计算效率,在密钥交换协议中被逐步推广使用。目前主流的ECDH中采用的椭圆曲线是NIST P系列曲线,但随着对性能的迫切要求以及对其安全性的怀疑,IETF在2016年1月正式将curve25519曲线用于密钥交换,称为X25519密钥交换协议;随后各大开源安全软件也进行跟进,优先推荐使用X25519。X25519的主要计算瓶颈是curve25519的椭圆曲线点乘算法,文章提出了一种利用GPU的curve25519的椭圆曲线点乘算法,通过对有限域算术优化和曲线算法优化,在NVIDIA GeForce GTX 780Ti达到了每秒138万次的吞吐率,相较之前基于GPU的实现获得了5.6倍的性能提升。

关键词：图形处理器椭圆曲线 curve25519 密钥交换

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Secure and Light Weight Elliptic curve Cipher Suites in SSL/TLS

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Computer Systems Science & Engineering 2022年第1期40卷 179-190页

作者： B.Arunkumar G.Kousalya Coimbatore Institute of Technology Coimbatore641014India

In the current circumstance,e-commerce through an online banking system plays a significant *** may either buy goods from E-Commerce websites or use online banking to move money to other *** a user participates in these types of behaviors,their sensitive information is sent to an untrust-worthy *** a consequence,when transmitting data from an internal browser to an external E-commerce web server using the cryptographic protocol SSL/TLS,the E-commerce web server ensures the security of the user’s *** user should be pleased with the confidentiality,authentication,and authenticity properties of the SSL/TLS on both the user’s web browser and the remote E-commerce web server.E-Commerce web servers should choose the best SSL/TLS cipher suites for negotiating the user in order to attain such optimistic scenarios,as the cipher suite used in SSL/TLS plays an important role in securing E-Commerce web *** paper primarily focuses on analyzing the SSL/TLS cipher and elliptic *** paper also recommends the best elliptic curve cipher suites for E-Commerce and online banking servers,based on their power consumption,handshake execution time,and key exchange and signature verification time.

关键词： Elliptic curve cipher suites secp256r1 curve25519 ed25519

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基于GPU的X25519/448密钥协商算法的高速实现

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信息安全学报 2020年第6期5卷 60-74页

作者：董建阔郑昉昱林璟锵中国科学院信息工程研究所信息安全国家重点实验室中国北京100093 中国科学院数据与通信保护研究教育中心中国北京100093 中国科学院大学网络空间安全学院中国北京100049

密钥协商算法目前被广泛运用于包括TLS/SSL在内的各种安全协议中,以支持通信双方在不被保护的信道中建立共享秘密。特别是在TLS 1.3中,为保证前向安全性(forward secrecy),移除了利用静态RSA公钥加密算法进行密钥交换的方式,仅保留Diffi... 详细信息

密钥协商算法目前被广泛运用于包括TLS/SSL在内的各种安全协议中,以支持通信双方在不被保护的信道中建立共享秘密。特别是在TLS 1.3中,为保证前向安全性(forward secrecy),移除了利用静态RSA公钥加密算法进行密钥交换的方式,仅保留Diffie Hellman(DH)密钥协商算法,并引入了一个新的密钥协商算法X25519/448。相比于TLS 1.3其他两类DH密钥协商算法(有限域DH和基于NIST-P曲线的椭圆曲线DH),X25519/448的计算量更小且参数的选取过程公开,更受产业界青睐。事实上,包括Open SSH在内的众多开源项目已经将X25519/448作为默认的密钥协商算法。虽然X25519/448的计算量相对较小,但是在云计算、电子交易等大规模并发请求的场景下,它所依赖的椭圆曲线点乘运算仍然是性能瓶颈。本文利用图形处理器(Graphics Processing Unit,GPU)针对X25519/448进行了多层次的性能优化,同时考虑了可能的计时攻击威胁,完成性能的最大化。所实现的X25519/448在桌面级GPUGTX1080达到每秒2860412/357944次操作,在嵌入式GPUTegraX2上达到每秒155459/17909次操作,性能远远超过CPU、FPGA和同类GPU平台实现。其中,Tegra X2上的X25519实现分别是ARM CPU的8.5倍和FPGA的13.2倍,体现了GPU在嵌入式密码计算领域的强大潜能。

关键词： curve25519 curve448 GPU 密钥协商

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