Lightweight robust cryptographic combiner for mobile devices: Crypto Roulette
Author
Pamukov, Marin Emilov
Term
4. term
Publication year
2014
Pages
84
Abstract
Antallet af forbundne enheder er eksploderet i det 21. århundrede og forventes at overstige 50 milliarder ved årtiets udgang. Denne udvikling medfører tung og meget varieret netværkstrafik og øger behovet for letvægtskryptering – metoder som beskytter data effektivt uden at kræve meget processortid eller energi. Udfordringen er at hæve sikkerheden (gøre angreb beregningsmæssigt sværere) uden at øge driftsomkostningen væsentligt. Denne afhandling præsenterer en ny metode kaldet Crypto Roulette-algoritmen. Den bygger på velafprøvet symmetrisk kryptografi, hvor den samme hemmelige nøgle bruges til at kryptere og dekryptere data. Designet er inspireret af frekvenshop i trådløs kommunikation, en teknik der modvirker aflytning ved hurtigt at skifte mellem bærefrekvenser. I samme ånd skifter Crypto Roulette mellem forskellige symmetriske krypteringsalgoritmer i et pseudotilfældigt mønster. Ved at kombinere algoritmer på denne måde øges robusthed og sikkerhed, mens de ekstra beregningskrav kun er beskedne. For at afsender og modtager er synkroniserede om, hvilken algoritme der bruges hvornår, anvender systemet enten to sæt synkroniserede pseudotilfældige talgeneratorer (algoritmer der skaber talrækker, der ligner tilfældighed) eller en tidsvariabel baseret på transmissionstid. Systemets kryptografiske styrke afhænger af to forhold: antallet af underliggende symmetriske algoritmer og den valgte nøglehåndtering. Simulationer viser en markant forbedring af ydeevnen. De viser også, at antallet af underliggende algoritmer ikke påvirker den beregningsmæssige omkostning, hvilket tyder på, at Crypto Roulette let kan skaleres til mange forskellige behov.
The number of connected devices has surged in the 21st century and is expected to exceed 50 billion by the end of the decade. This growth brings heavy and diverse network traffic and increases the need for lightweight encryption—methods that protect data well without adding much processing time or energy use. The challenge is to raise security (make attacks computationally harder) while keeping the cost of running the algorithm low. This thesis introduces a new method called the Crypto Roulette algorithm. It builds on well-established symmetric cryptography, where the same secret key is used to encrypt and decrypt data. The design is inspired by frequency hopping in wireless communication, a technique that deters eavesdropping by rapidly switching among carrier frequencies. In a similar spirit, Crypto Roulette switches among different symmetric encryption algorithms in a pseudorandom pattern. Combining algorithms in this way increases robustness and security while adding only a small overhead for encryption and decryption. To keep sender and receiver aligned on which algorithm to use at each step, the system uses either two pairs of synchronized pseudorandom number generators (algorithms that produce sequences that appear random) or a time variable based on transmission time. The cryptographic strength of the system depends on two factors: how many underlying symmetric algorithms are included and which keying option is used. Simulations indicate a significant improvement in performance. They also show that increasing the number of underlying algorithms does not raise computational cost, suggesting that Crypto Roulette can be scaled to meet a wide range of requirements.
[This abstract was generated with the help of AI]
Documents