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Análise e Otimização do Algoritmo Criptográfico AES para Utilização em Aplicações IoT
dc.creator | Vaz, Yuri Silva | |
dc.date.accessioned | 2024-12-12T15:56:36Z | |
dc.date.available | 2024-12-12T15:56:36Z | |
dc.date.issued | 2024-04-19 | |
dc.identifier.citation | VAZ, Yuri Silva. Análise e Otimização do Algoritmo Criptográfico AES para Utilização em Aplicações IoT. Orientador: Júlio Carlos Balzano de Mattos. 2024. 75 f. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) – Centro de Desenvolvimento Tecnológico, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, 2024. | pt_BR |
dc.identifier.uri | http://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/handle/prefix/14671 | |
dc.description.abstract | The Internet of Things (IoT) universe is expanding every year, featuring applications in various sectors. However, this growth generates a massive amount of data that flows through the Internet daily, therefore, the concern for the security of this information is of paramount importance. Cryptography is a good strategy for data protection, however, classical cryptographic algorithms are highly costly in terms of performance and energy consumption, which is particularly detrimental for IoT applications, as most of them are implemented on devices with limited computational resources. This dissertation proposes optimizations to the AES cryptographic algorithm, specifically in the SubBytes and MixColumns stages, with the aim of enabling secure IoT applications on resource constrained devices, making it a lightweight algorithm. The proposed optimizations yield significant results in terms of performance, without compromising the security of the algorithm, as well as in terms of energy consumption. In terms of performance, the proposed version achieved an average reduction of 86.71% in execution time and, furthermore, reductions of 31.82% and 89.04% in program memory and dynamic memory allocation, respectively, compared to the original AES. Regarding security, a 50.41% avalanche effect was achieved, along with a better distribution of 0’s and 1’s in the ciphertext compared to the original version. Moreover, it received approval in the NIST tests. Finally, in terms of energy consumption, the optimized version proposed by this dissertation achieved reductions of 63.87% and 70.86% when executed on ESP-WROOOM-32 and Raspberry Pi Pico platforms, respectively, making it much more attractive for IoT applications. | pt_BR |
dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES | pt_BR |
dc.language | por | pt_BR |
dc.publisher | Universidade Federal de Pelotas | pt_BR |
dc.rights | OpenAccess | pt_BR |
dc.subject | Internet das Coisas | pt_BR |
dc.subject | Segurança | pt_BR |
dc.subject | Criptografia leve | pt_BR |
dc.subject | Otimização | pt_BR |
dc.subject | Internet of things | pt_BR |
dc.subject | Security | pt_BR |
dc.subject | Lightweight cryptography | pt_BR |
dc.subject | Optimization | pt_BR |
dc.title | Análise e Otimização do Algoritmo Criptográfico AES para Utilização em Aplicações IoT | pt_BR |
dc.title.alternative | Analysis and Optimization of the AES Cryptographic Algorithm for Use in IoT Applications | pt_BR |
dc.type | masterThesis | pt_BR |
dc.contributor.authorID | https://orcid.org/0000-0001-8894-6201 | pt_BR |
dc.contributor.authorLattes | http://lattes.cnpq.br/2164425997727340 | pt_BR |
dc.contributor.advisorLattes | http://lattes.cnpq.br/5546692436888264 | pt_BR |
dc.contributor.advisor-co1 | Soares, Rafael Iankowski | |
dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/7939385198461157 | pt_BR |
dc.description.resumo | O universo de Internet das Coisas (IoT) vem se expandindo a cada ano, apresentando aplicações nos mais diversos segmentos. Contudo, esse crescimento gera uma quantidade massiva de dados que circulam pela Internet diariamente, logo, a preocupação com a segurança dessas informações é primordial. Criptografia é uma boa estratégia para a proteção dos dados, porém, os algoritmos criptográficos clássicos são muito custosos em termos de desempenho e consumo energético, o que é não é adequado para aplicações IoT, onde normalmente são implementadas em dispositivos com recursos computacionais limitados. Esta dissertação propõe otimizações no algoritmo criptográfico AES, especificamente nos estágios SubBytes e MixColumns, com o objetivo de viabilizar aplicações IoT seguras em dispositivos de pouco poder computacional, o tornando um algoritmo leve (lightweight algorithm). As otimizações propostas apresentam resultados significativos em termos de desempenho, sem impactar a segurança do algoritmo, e também em termos de consumo energético. Em termos de desempenho, a versão proposta obteve uma redução média de 86,71% em tempo de execução e ainda, reduções de 31,82% e 89,04% em alocação de memória de programa e memória dinâmica, respectivamente, comparado ao AES original. Já em questões de segurança, foi obtido 50,41% de efeito avalanche e uma melhor distribuição de 0’s e 1’s no ciphertext comparado a versão original, além de ser aprovado nos testes do NIST. Por fim, em questões de consumo energético, a versão otimizada proposta por esta dissertação atingiu reduções de 63,87% e 70,86% quando executada nas plataformas ESP-WROOOM-32 e Raspberry Pi Pico, respectivamente, o que o torna muito mais atrativo para aplicações IoT. | pt_BR |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Computação | pt_BR |
dc.publisher.initials | UFPel | pt_BR |
dc.subject.cnpq | CIENCIAS EXATAS E DA TERRA | pt_BR |
dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
dc.rights.license | CC BY-NC-SA | pt_BR |
dc.contributor.advisor1 | Mattos, Júlio Carlos Balzano de | |
dc.subject.cnpq1 | CIENCIA DA COMPUTACAO | pt_BR |
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PPGC: Dissertações e Teses [230]
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