Апаратна реалізація геш-функції HDG

З огляду на зростання ролі Інтернету речей та пов’язаних із ним малоресурсних пристроїв, дослідження геш-функцій, що забезпечують високий рівень криптографічної стійкості з мінімальними апаратними витратами, є актуальним. Метою дослідження було запропонувати апаратну реалізацію нової геш-функції HDG, призначеної для застосування в малих пристроях, у вигляді спеціалізованого процесора з метою зменшення апаратних витрат на реалізацію. Методи дослідження включали структурне проектування кожного функціонального блоку, цифрове моделювання в середовищі Logisim-evolution та синтез на ASIC-платформі за технологією 0,18 µm з використанням стандартної бібліотеки UMCL18G212T3, а також розрахунок апаратної складності в умовних одиницях Gate Equivalents. HDG відповідає вимогам малоресурсної криптографії завдяки своїй байторієнтованій архітектурі, що дозволяє обробку даних на рівні окремих байтів, забезпечуючи високу ефективність за обмежених ресурсів пам’яті та обчислювальних можливостей пристроїв. Представлено структуру спеціалізованого процесора для гешування. Здійснено декомпозицію спеціалізованого процесора HDG на чотири функціональні блоки, кожен із яких реалізує відповідну функцію: блок регістрів для зберігання проміжних геш-значень; регістр зсуву з лінійним зворотним зв’язком, що забезпечує генерування псевдовипадкової послідовності; блок додавання за модулем 256 та блок керування. Результати моделювання підтвердили коректність структури спеціалізованого процесора та взаємодії його компонентів. Обрахована складність апаратної реалізації HDG-процесора становить 1 683 GE для обчислення 256-бітного геш-значення, що відповідає вимогам міжнародного стандарту ISO/IEC FDIS 29192 для малоресурсної криптографії. Порівняння з апаратними реалізаціями відомих малоресурсних геш-функцій PHOTON, SPONGENT, S-Quark, GLUON та HVH показало зниження апаратних витрат на 15 % і більше. В окремих випадках HDG-процесор демонструє меншу складність реалізації для геш-значення довжиною 256 біт порівняно з геш-функціями, що забезпечують обчислення геш-значення довжиною 224 або 160 біт, що свідчить про ефективність розробленої структури та доцільність використання такого спеціалізованого процесора для пристроїв з обмеженими апаратними ресурсами