Luận án Nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng mật mã đường cong elliptic trên các thiết bị tính toán nhúng.

Tên luận án:

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG MẬT MÃ ĐƯỜNG CONG ELLIPTIC TRÊN CÁC THIẾT BỊ TÍNH TOÁN NHÚNG

Ngành:

Kỹ thuật Điện tử

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án "NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG MẬT MÃ ĐƯỜNG CONG ELLIPTIC TRÊN CÁC THIẾT BỊ TÍNH TOÁN NHÚNG" của tác giả Phạm Văn Lực, chuyên ngành Kỹ thuật Điện tử, mã số 9.52.02.03, tập trung giải quyết tính cấp thiết của việc bảo mật thông tin trên các thiết bị tính toán nhúng. Các thiết bị này, bao gồm IoT, thiết bị di động, và các bộ điều khiển, chiếm tới 90% thiết bị tính toán hiện nay. Đặc trưng bởi tài nguyên hạn chế, khả năng truy cập vật lý rộng rãi và môi trường kết nối đa dạng, chúng đặt ra nhiều thách thức trong việc đảm bảo an toàn và bảo mật dữ liệu, ngăn chặn tấn công nghe lén và rò rỉ thông tin cá nhân.

Mục tiêu chính của luận án là nghiên cứu và đề xuất các giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả thực thi các thuật toán mật mã đường cong Elliptic (ECC) trên nền tảng hệ thống nhúng sử dụng vi xử lý ARM, hướng tới tối ưu hóa tốc độ tính toán, tài nguyên sử dụng và an toàn.

Luận án đã đạt được hai đóng góp khoa học chính. Thứ nhất, đề xuất phương pháp nhân phân tầng hai số hạng trên trường hữu hạn, dựa trên sự kết hợp giữa thuật toán nhân phổ thông và thuật toán Karatsuba. Phương pháp này cho phép xây dựng thuật toán nhân với chi phí tối ưu nhất trong các trường hợp cụ thể và cung cấp công thức xác định chi phí. Hiệu quả của thuật toán đã được kiểm chứng trên nền vi xử lý nhúng ARMv7 và ARMv8. Thứ hai, luận án đề xuất và cải tiến thuật toán nhân vô hướng của hệ mật ECC trên trường nguyên tố. Các cải tiến này dựa trên thuật toán NAF được cải tiến và nâng cao hiệu quả các phép toán số học cơ bản (cộng điểm, nhân đôi điểm) thông qua phương pháp song song hai phép nhân.

Các giải pháp được đề xuất trong luận án góp phần tăng cường khả năng bảo mật thông tin trên các thiết bị nhúng, đáp ứng nhu cầu thực tiễn về bảo mật dữ liệu. Đặc biệt, chúng có ý nghĩa trong lĩnh vực an ninh quốc phòng nhờ khả năng mềm dẻo trong tùy biến tham số, bản địa hóa thuật toán và đáp ứng yêu cầu thời gian thực đối với các phần mềm bảo mật. Kết quả thực nghiệm cho thấy thuật toán nhân phân tầng đề xuất nhanh hơn 4, 5, 5 lần trong các trường GF(2^283), GF(2^409), GF(2^571) trên ARMv7/ARMv8, và tăng hiệu suất từ 10% đến 30% cho các phép toán ECC so với các thuật toán mặc định.

Mục lục chi tiết:

• Chương 1. Tổng quan các vấn đề nghiên cứu.
• Chương 2. Nâng cao hiệu quả của phép nhân số học trong trường nhị phân trên vi xử lý ARM.
• Chương 3. Nâng cao hiệu quả phép nhân vô hướng của hệ mật ECC trong trường nguyên tố trên vi xử lý ARM.