Giải pháp cài đặt tối ưu phần cứng cho S-box của thuật toán PRESENT sử dụng mạch logic tổ hợp

14:03 | 16/04/2025

Thuật toán mã khối hạng nhẹ PRESENT đã được chuẩn hóa bởi ISO/IEC 29192-2:2012 và TCVN 12854-2:2020. Đây là một mã khối hạng nhẹ với kích thước khối là 64 bit và kích thước khóa là 80 hoặc 128 bit. Đối với các mã khối hạng nhẹ thường được triển khai trong các thiết bị nhúng và IoT vốn hạn chế về tài nguyên, việc tối ưu hóa tài nguyên khi triển khai là ưu tiên hàng đầu. Thông qua việc khảo sát các nghiên cứu liên quan đến cài đặt thuật toán PRESENT, phân tích các phương pháp triển khai S-box dựa trên mạch logic tổ hợp, bài viết này đã đề xuất mới các kiến trúc cài đặt S-box sử dụng các cổng logic tiêu tốn tài nguyên thấp nhất như cổng NAND 2 đầu vào, cổng NOR 2 đầu vào và cổng NOT. Kết quả cho thấy các phương pháp được đề xuất giảm được lượng tài nguyên so với các thiết kế khác.

Abstract - The lightweight block cipher PRESENT has been standardized by ISO/IEC 29192-2:2012 and TCVN 12854-2:2020. It is a lightweight block cipher with a block size of 64 bits and key sizes of either 80 or 128 bits. For lightweight block ciphers commonly deployed in resource-constrained embedded and IoT devices, resource optimization is a top priority. The S-box, as the only nonlinear component, plays a crucial role in ensuring the security of the cryptographic algorithm by providing resistance against nonlinear and differential attacks. The S-box also consumes the most resources compared to other components of the algorithm, making the optimization of the S-box implementation essential for minimizing the overall resource usage of the algorithm. The S-box of the PRESENT algorithm is used in many other block cipher algorithms. By surveying existing research on PRESENT implementations and analyzing S-box deployment methods based on combinational logic circuits, this paper proposes new architectures for implementing S-boxes using the lowest resource-consuming logic gates, such as 2-input NAND gates, 2-input NOR gates, and NOT gates. The results demonstrate that the proposed methods achieve reduced resources compared to other designs.

Bài viết được đăng tải đầy đủ tại đây.

Để lại bình luận