Diseño de un procesador criptográfico de curvas elípticas para el dispositivo WISP

Abstract

El internet de las cosas (IoT) está creciendo a un ritmo acelerado y con ello las redes de sensores están tomando una mayor importancia. Los nuevos avances se enfocan en disminuir los costos, facilitar la implementación y la escalabilidad de estas redes. En este sentido, la tecnología RFID es una alternativa que brinda mejoras en estos aspectos. Esto se debe a que al no usar baterías para la implementación de los nodos permite que sean más baratos y brinda más capacidad de conectividad. La plataforma WISP (Wireless Identification Sensing Platform) es una etiqueta RFID programable que facilita el desarrollo de nodos RFID y que ha facilitado la investigación de nuevos protocolos de comunicación y de seguridad en RFID. Por otro lado, un problema que afecta la adopción de esta tecnología es el gran incremento de ciberataques a nodos IoT en los últimos años. Esto se debe principalmente a su baja seguridad ya que con sus limitaciones en recursos de hardware y energía se dificulta desarrollar criptografías en software óptimas. En este trabajo se presenta la arquitectura de un procesador criptográfico de Curvas elípticas (ECC) de bajo consumo energético para un FPGA y que cumple con las limitaciones energéticas para ser utilizado con la etiqueta WISP. Además, el procesador propuesto soporta operaciones sobre GF(p) en curvas Weierstrass. Por otro lado, la operación de multiplicación modular se realiza utilizando el algoritmo Multiple Word Radix-2 Montgomery Multiplication (MWR2MM). De esta manera se puede implementar una arquitectura con forma de matriz sistólica lo que permite un alto nivel de paralelización y pipelining. Finalmente, se disminuyen las transiciones de señales y se eliminan los glitches que generan consumo energético innecesario. Se realizó la simulación utilizando un campo de 192 bits en el FPGA igloo AGL1000V2. Como resultado se obtuvo una latencia de 4,157,358 ciclos de reloj. Además, a una frecuencia de 6MHz se obtuvo una potencia de 5.74 mW lo cual implica que, a medio metro de distancia de la antena, la etiqueta WISP necesitará 1.6 segundos para completar una operación de multiplicación de punto.