轻量级密码技术如何在各种物联网设备中应用?


密码学是防止任何人直接访问任何加密数据的关键因素。轻量级密码学指的是所有旨在消耗更少资源并使其更强大的算法。这些轻量级密码算法可以应用于各种物联网设备,从而确保连接安全并确保数据安全传输。但是,这些算法如何提高安全因素,以及它们如何应用于物联网设备?首先,让我们看看密码学是如何工作的。

什么是密码学?

密码学是将纯文本或普通信息转换为无法读取的格式的技术,这种格式没有语言格式,任何人都无法读取。只有机器才能使用反向密码学将这种不可读的文本转换为原始消息。这有助于在不担心信息滥用的情况下将信息传输到网络。使用加密在通过网络传输时可以维护信息的机密性。

密码学是如何工作的?

良好的密码学指的是那些任何黑客都无法破解的不可破解的算法。密码学方法包括信息加密、密钥生成、散列、通过不同的服务器,然后将加密的信息解密为其原始形式。步骤如下所示

加密 - 使用特定的唯一密钥(即密文)通过更改字母和每个字符的位置,将普通文本转换为不可读的格式。这都是根据唯一的密钥进行数学计算的。

密钥 - 使用随机数生成的密钥然后与加密消息一起通过互联网传递。

散列 - 散列算法有助于创建数字指纹。即使原始数据发生更改,它也有助于维护原始数据的正确性。

解密 - 生成的消息随后使用相同的密钥进行解密,以便可以将每个字符排列到其原始位置。

物联网设备中使用的轻量级密码学

轻量级密码学专注于有效利用加密数据所需的计算资源。如今,有许多强大的密码算法,例如RSA公钥加密、Diffie-Hellman交换算法、椭圆曲线密码学、Twofish、Blowfish和高级加密标准(AES)。但是这些算法一次执行许多数学运算,对于较长的输入文本可能很困难。因此,对轻量级密码学进行了研究,它使用更少的计算能力,但会生成强大的密文。

轻量级密码学尤其可以用于物联网设备,因为物联网设备必须以低功耗运行。技术的进步为我们带来了更小的发射器、微芯片、先进的低功耗蓝牙和更快的互联网,所有这些都使物联网传感器体积更小。小型物联网传感器易于安装在设备上并消耗低功耗。因此,需要轻量级密码学来以低功耗加密数据。

有哪些不同的轻量级密码学方法?

有许多流行的轻量级密码学方法可以确保物联网设备之间的数据安全传输。一些著名的轻量级密码学方法包括:

  • PRESENT - PRESENT是一种轻量级分组密码算法,可在资源有限的情况下运行并提供强大的加密。它仅对64位的数据块进行操作,密钥大小为80位。它简单且降低了实现的复杂性,主要用于物联网设备和智能卡。

  • LED - 轻量级加密和解密 (LED) 是另一种轻量级分组密码算法,它使用 64 位的数据块和 128 位的密钥大小。主要用于可穿戴设备、智能卡和其他物联网嵌入式系统。

  • SPONGENET - 主要用于物联网设备的各种应用程序和数据完整性检查。它是其他轻量级算法(如 SHA-3 和 Keccak)的一个很好的替代方案。

  • ECC - 另一种公钥密码学是椭圆曲线密码学 (ECC),它使用椭圆曲线的数学形式来生成安全的加密密钥。它很轻量级,用于数字签名、密钥协商和物联网设备的不同密码学应用。

  • Grain-128a - 一种轻量级流密码算法,具有 128 位密钥,以其强大的加密和无漏洞而闻名。它用于无线通信、智能设备和低功耗物联网设备。

轻量级密码学如何使物联网设备受益?

当黑客试图破坏连接或从物联网网格窃取信息时,有许多因素会影响物联网设备,从而增加漏洞。低功耗加密有助于维护网络中的安全连接并提供机密性。物联网设备通过轻量级密码学得到提升。

  • 高效的资源优化 - 低资源需求是制造良好物联网设备的首要任务。消耗低功耗,物联网设备可以在更长的时间段内保持安全连接。

  • 简化的算法 - 轻量级密码学提供比传统密码学方法更简单、更快的加密和解密。

  • 密钥管理 - 通常遵循单密钥管理,这对于较小的物联网设备来说简单有效。

  • 安全权衡 - 如果我们比较传统密码学方法和轻量级密码学方法,轻量级方法使用更简单的算法。因此,它可能具有较低的安全性,但对于较小的低功耗物联网设备仍然强大得多,从而使通信安全。

  • 身份验证 - 身份验证始终需要 ID 和密码,并且必须通过网络网格安全地传递。因此,在连接性较低的区域(例如使用智能手表或任何其他物联网设备进行身份验证的登录)中,轻量级密码学最有效。

结论

随着技术的不断进步,我们看到物联网设备在各个领域都在增长。但主要领域是安全,这一点不容忽视。5G 技术和低功耗蓝牙为物联网设备提供了超高速低功耗的互联网连接。因此,添加轻量级密码学以优化安全性能。

更新于:2023年2月20日

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