Processor customization for lightweight cryptography on IoT devices

Bu tez, Kuzey Carolina Eyalet Üniversitesi'nde işbirliği yaptığımız ve ABD'deki Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü (NIST) ile birlikte çalışan bir donanım güvenlik grubundan gelen talep üzerine motive olup oluşturulmaya başlandı. NIST, Nesnelerin İnterneti (IoT) cihazları için birçok hafif kriptografik algoritma adayını değerlendirme sürecindedir. Daha kısa tasarım süresi, daha az sayıda tasarımcı, daha az alan ve daha az güç/enerji tüketimi kriterler arasındadır. Bu tür hedefler, birçok IoT uygulamalası için geçerlidir. Yazmaç Transfer Seviyesi (RTL) tasarımı, Yüksek Seviye Sentez (HLS), standart işlemci ve özelleştirilmiş işlemci gibi mümkün olan birden fazla tasarım yaklaşımı mevcuttur. Biz özelleştirilmiş işlemcileri savunmaktayız. Tamamlanmış bir IoT ürünü zaten bir işlemciye ihtiyaç duymaktadır. IoT uygulamalarındaki hafif kriptografiye bir test örneği olması için popüler PRESENT blok şifreleme algoritmasını kullandık. PRESENT algoritmasının IoT cihazlar üzerinde gerçeğe yakın bir kullanım senaryosunda özelleştirilmiş işlemci yaklaşımının, saf RTL yaklaşımına kıyasla daha küçük bir alan elde edebildiğini gösteriyoruz. Bu tezin literatüre bir başka katkısı da PRESENT'ın çeşitli şekillerde, yani saf RTL, HLS, standart işlemci, özelleştirilmiş işlemci ile gerçeklenmesi ve bunların literatürdeki sonuçlarla karşılaştırılmasıdır. Bu çalışmanın yine bir başka katkısı da işlemci özelleştirme metodolojisi geliştirme (MC2SC) projemiz için bir kullanım senaryosu oluşturmasıdır. PRESENT tasarımlarımızdan bazıları MC2SC projesinden yararlandı ve karşılığında MC2SC projesinde oluşturulan araçları iyileştirmemize olanak sağladı.