輕量級密碼技術如何在各種物聯網裝置中應用?


密碼學是防止任何人直接訪問任何加密資料的關鍵因素。輕量級密碼學指的是所有旨在消耗更少資源並使其更強大的演算法。這些輕量級密碼演算法可以應用於各種物聯網裝置,從而確保連線安全並確保資料安全傳輸。但是,這些演算法如何提高安全因素,以及它們如何應用於物聯網裝置?首先,讓我們看看密碼學是如何工作的。

什麼是密碼學?

密碼學是將純文字或普通訊息轉換為無法讀取的格式的技術,這種格式沒有語言格式,任何人都無法讀取。只有機器才能使用反向密碼學將這種不可讀的文字轉換為原始訊息。這有助於在不擔心資訊濫用的情況下將資訊傳輸到網路。使用加密在透過網路傳輸時可以維護資訊的機密性。

密碼學是如何工作的?

良好的密碼學指的是那些任何駭客都無法破解的不可破解的演算法。密碼學方法包括資訊加密、金鑰生成、雜湊、透過不同的伺服器,然後將加密的資訊解密為其原始形式。步驟如下所示

加密 - 使用特定的唯一金鑰(即密文)透過更改字母和每個字元的位置,將普通文字轉換為不可讀的格式。這都是根據唯一的金鑰進行數學計算的。

金鑰 - 使用隨機數生成的金鑰然後與加密訊息一起透過網際網路傳遞。

雜湊 - 雜湊演算法有助於建立數字指紋。即使原始資料發生更改,它也有助於維護原始資料的正確性。

解密 - 生成的訊息隨後使用相同的金鑰進行解密,以便可以將每個字元排列到其原始位置。

物聯網裝置中使用的輕量級密碼學

輕量級密碼學專注於有效利用加密資料所需的計算資源。如今,有許多強大的密碼演算法,例如RSA公鑰加密、Diffie-Hellman交換演算法、橢圓曲線密碼學、Twofish、Blowfish和高階加密標準(AES)。但是這些演算法一次執行許多數學運算,對於較長的輸入文字可能很困難。因此,對輕量級密碼學進行了研究,它使用更少的計算能力,但會生成強大的密文。

輕量級密碼學尤其可以用於物聯網裝置,因為物聯網裝置必須以低功耗執行。技術的進步為我們帶來了更小的發射器、微晶片、先進的低功耗藍牙和更快的網際網路,所有這些都使物聯網感測器體積更小。小型物聯網感測器易於安裝在裝置上並消耗低功耗。因此,需要輕量級密碼學來以低功耗加密資料。

有哪些不同的輕量級密碼學方法?

有許多流行的輕量級密碼學方法可以確保物聯網裝置之間的資料安全傳輸。一些著名的輕量級密碼學方法包括:

  • PRESENT - PRESENT是一種輕量級分組密碼演算法,可在資源有限的情況下執行並提供強大的加密。它僅對64位的資料塊進行操作,金鑰大小為80位。它簡單且降低了實現的複雜性,主要用於物聯網裝置和智慧卡。

  • LED - 輕量級加密和解密 (LED) 是另一種輕量級分組密碼演算法,它使用 64 位的資料塊和 128 位的金鑰大小。主要用於可穿戴裝置、智慧卡和其他物聯網嵌入式系統。

  • SPONGENET - 主要用於物聯網裝置的各種應用程式和資料完整性檢查。它是其他輕量級演算法(如 SHA-3 和 Keccak)的一個很好的替代方案。

  • ECC - 另一種公鑰密碼學是橢圓曲線密碼學 (ECC),它使用橢圓曲線的數學形式來生成安全的加密金鑰。它很輕量級,用於數字簽名、金鑰協商和物聯網裝置的不同密碼學應用。

  • Grain-128a - 一種輕量級流密碼演算法,具有 128 位金鑰,以其強大的加密和無漏洞而聞名。它用於無線通訊、智慧裝置和低功耗物聯網裝置。

輕量級密碼學如何使物聯網裝置受益?

當駭客試圖破壞連線或從物聯網網格竊取資訊時,有許多因素會影響物聯網裝置,從而增加漏洞。低功耗加密有助於維護網路中的安全連線並提供機密性。物聯網裝置透過輕量級密碼學得到提升。

  • 高效的資源最佳化 - 低資源需求是製造良好物聯網裝置的首要任務。消耗低功耗,物聯網裝置可以在更長的時間段內保持安全連線。

  • 簡化的演算法 - 輕量級密碼學提供比傳統密碼學方法更簡單、更快的加密和解密。

  • 金鑰管理 - 通常遵循單金鑰管理,這對於較小的物聯網裝置來說簡單有效。

  • 安全權衡 - 如果我們比較傳統密碼學方法和輕量級密碼學方法,輕量級方法使用更簡單的演算法。因此,它可能具有較低的安全性,但對於較小的低功耗物聯網裝置仍然強大得多,從而使通訊安全。

  • 身份驗證 - 身份驗證始終需要 ID 和密碼,並且必須透過網路網格安全地傳遞。因此,在連線性較低的區域(例如使用智慧手錶或任何其他物聯網裝置進行身份驗證的登入)中,輕量級密碼學最有效。

結論

隨著技術的不斷進步,我們看到物聯網裝置在各個領域都在增長。但主要領域是安全,這一點不容忽視。5G 技術和低功耗藍牙為物聯網裝置提供了超高速低功耗的網際網路連線。因此,新增輕量級密碼學以最佳化安全效能。

更新於:2023年2月20日

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