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A low cost fault-attack resilient AES for IoT applications
Microelectronics Reliability ( IF 1.6 ) Pub Date : 2021-07-07 , DOI: 10.1016/j.microrel.2021.114202
Saeideh Sheikhpour 1 , Seok-Bum Ko 2 , Ali Mahani 1
Affiliation  

The Internet of Things (IoT) as an emerging infrastructure has an essential rule in daily lives in many domains, ranging from healthcare wearable devices to complex industrial systems. Nevertheless, its security is a challenging issue that has to be addressed. The security can be settled by utilizing cryptographic techniques such as Advanced Encryption Standard (AES) for encryption and authentication. In this paper, we propose 32-bit architecture AES encryption/decryption for utilizing in IoT infrastructure and similar resource-constrained applications. On the other hand, providing robustness against existing malicious attacks is a significant factor in ensuring communication reliably and so securely. Therefore, we propose a low-cost fault-resilient integrated architecture, named LC-FRAES, for data-path and also on-the-fly key expansion unit by exploiting of resource sharing between encryption and decryption processes. The results of both ASIC and FPGA implementations of the proposed architecture are reported and also compared with those of similar recent designs. The comparisons illustrate that the LC-FRAES outperforms its counterparts in many architectural features which make it suitable for IoT applications. Moreover, we provide a comparison between our proposal and lightweight cryptographic designs from literature. The comparisons verify the consistency and appropriateness of proposed architecture for IoT applications. Finally, through the extensive experimental results, we show that LC-FRAES can detect almost all injected faults.



中文翻译:

用于物联网应用的低成本故障攻击弹性 AES

物联网 (IoT) 作为一种新兴的基础设施,在许多领域的日常生活中都有一个基本规则,从医疗保健可穿戴设备到复杂的工业系统。然而,其安全性是一个必须解决的具有挑战性的问题。安全性可以通过使用诸如高级加密标准 (AES) 的密码技术来进行加密和认证。在本文中,我们提出了用于物联网基础设施和类似资源受限应用的 32 位架构 AES 加密/解密。另一方面,提供对现有恶意攻击的鲁棒性是确保可靠和安全通信的重要因素。因此,我们提出了一种低成本的容错集成架构,名为 LC-FRAES,通过利用加密和解密过程之间的资源共享,用于数据路径和动态密钥扩展单元。报告了所提出架构的 ASIC 和 FPGA 实现的结果,并与类似的最近设计的结果进行了比较。比较表明 LC-FRAES 在许多架构特性方面优于同类产品,这使其适用于物联网应用。此外,我们提供了我们的提议与文献中的轻量级加密设计之间的比较。比较验证了所提议的物联网应用架构的一致性和适当性。最后,通过广泛的实验结果,我们表明 LC-FRAES 可以检测几乎所有注入故障。报告了所提出架构的 ASIC 和 FPGA 实现的结果,并与类似的最近设计的结果进行了比较。比较表明 LC-FRAES 在许多架构特性方面优于同类产品,这使其适用于物联网应用。此外,我们提供了我们的提议与文献中的轻量级加密设计之间的比较。比较验证了所提议的物联网应用架构的一致性和适当性。最后,通过广泛的实验结果,我们表明 LC-FRAES 可以检测几乎所有注入故障。报告了所提出架构的 ASIC 和 FPGA 实现的结果,并与最近的类似设计进行了比较。比较表明 LC-FRAES 在许多架构特性方面优于同类产品,这使其适用于物联网应用。此外,我们提供了我们的提议与文献中的轻量级加密设计之间的比较。比较验证了所提议的物联网应用架构的一致性和适当性。最后,通过广泛的实验结果,我们表明 LC-FRAES 可以检测几乎所有注入故障。比较表明 LC-FRAES 在许多架构特性方面优于同类产品,这使其适用于物联网应用。此外,我们提供了我们的提议与文献中的轻量级加密设计之间的比较。比较验证了所提议的物联网应用架构的一致性和适当性。最后,通过广泛的实验结果,我们表明 LC-FRAES 可以检测几乎所有注入故障。比较表明 LC-FRAES 在许多架构特性方面优于同类产品,这使其适用于物联网应用。此外,我们提供了我们的提议与文献中的轻量级加密设计之间的比较。比较验证了所提议的物联网应用架构的一致性和适当性。最后,通过广泛的实验结果,我们表明 LC-FRAES 可以检测几乎所有注入故障。

更新日期:2021-07-07
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