Desarrollan arquitectura hardware para criptografía ligera en dispositivos pequeños

By on marzo 14, 2018

Las comunicaciones seguras se han convertido en un elemento indispensable en las nuevas aplicaciones de cómputo y en el uso de dispositivos en casi todos los aspectos de las sociedades modernas.

Un proyecto de investigación desarrollado en el Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE) busca desarrollar arquitectura hardware para criptografía ligera que sea flexible, es decir, que se pueda reconfigurar, y que además consuma muy poca energía.

El proyecto se denomina “Arquitectura hardware compacta para criptografía ligera de llave pública” y es desarrollado por Luis Rodríguez Flores, estudiante de doctorado del INAOE, y asesorado por los doctores René Cumplido Parra y Miguel Morales, investigadores del INAOE y del CINVESTAV-Tamaulipas respectivamente.

Desde la antigüedad ha habido la necesidad de ocultar información en los mensajes escritos para lograr una comunicación segura entre el remitente y el destinatario. La criptografía, es decir, el cifrado o codificación de mensajes, se ha utilizado en distintos ámbitos como las guerras, los negocios, la industria y los gobiernos, entre otros.

Con las computadoras esto se ha llevado a gran escala, comenta en entrevista Luis Rodríguez Flores. La comunicación segura se utiliza en ámbitos como el bancario o las compras en Internet, e incluso en las redes militares y el transporte inteligente, donde los daños derivados de la falta de seguridad podrían ser graves.

“Todo esto requiere de operaciones matemáticas que son consideradas costosas. Para una computadora grande probablemente no lo sean tanto, pero para dispositivos pequeños esta comunicación tiende a ser costosa en cuanto a cómputo, memoria y consumo de energía. Por ello estamos desarrollando arquitecturas hardware específicamente para las operaciones básicas que se ocupan en la criptografía, para dispositivos pequeños que realicen operaciones en el menor tiempo posible, que sean además arquitecturas compactas porque no están pensadas para dispositivos grandes, sino para otro tipo de dispositivos como los que se emplean actualmente en Internet de las cosas, ambientes inteligentes y cómputo ubicuo. Se espera que esos dispositivos sean muy pequeños, casi imperceptibles”, manifiesta.

Luis Rodríguez agrega que comenzó a trabajar en este tipo de arquitecturas hardware durante la maestría, y ahora en el doctorado está profundizando en el tema. En la maestría desarrolló la tesis “Arquitectura hardware compacta para criptografía ligera de llave pública”. Su tesis de doctorado se titula “Operadores aritméticos en campos finitos para criptografía ligera en sistemas embebidos”.

“He estado interesado en la parte de seguridad y en el diseño de hardware, principalmente en los FPGA, que son los dispositivos que utilizamos para evaluar nuestras arquitecturas. Un FPGA es una especie de hardware reconfigurable. Normalmente el hardware que usamos en nuestras computadoras o en otro dispositivo es fijo: una vez que se ha desarrollado no se puede modificar. Un FPGA se puede reconfigurar cuando uno lo necesite. Tiene sus ventajas y desventajas, ya que es un poco más lento que los chips fijos, pero permite la flexibilidad de la reconfiguración”.

Finalmente, manifiesta que la mayoría de las aplicaciones de cómputo requieren de seguridad. “Es importante resaltar que la criptografía no es la aplicación, es un modulo que va incluido para alguna otra área. Es cómputo extra que consume energía, memoria, tiempo, y estamos trabajando para que esto sea lo mejor posible”.

A su vez, el doctor René Cumplido expresa que el área de la criptografía “va muy de la mano con la tendencia de tener dispositivos conectados a Internet, dispositivos con capacidad de procesamiento limitado en consumo de potencia, que son móviles, pero que consumen menos energía. Hay dispositivos que no tienen energía propia, como tarjetas RFID, que son pasivos hasta que alguien les irradia una señal y con esa energía que recibieron contestan. Es un caso extremo, pero la tendencia es hacia la conectividad de Internet de las cosas y en todas las aplicaciones se requiere que haya una comunicación segura entre las partes. Se avanzará hacia el desarrollo de dispositivos que sean capaces de cifrar la información antes de ser transmitida y que no impliquen un problema desde el punto de vista de capacidad de cómputo en consumo de energía. Todo esto abona a la tendencia de tener dispositivos móviles y sensores que tengan comunicación segura”.

El proyecto “Arquitectura hardware para la criptografía ligera” ya ha generado un artículo de revista y uno de congreso. Será concluido hacia octubre de este año.

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