Parallel lightweight Block Cipher algorithm for Multicore CPUs

Abstract

أصبحت حماية البيانات واحدة من أهم القضايا على الرغم من التقدم الكبير في الاتصالات والتكنولوجيا. لكي ترسل التكنولوجيا المستندة إلى الويب البيانات بسرعة وأمان ، يجب تشفير البيانات. التشفير هو عملية تحويل النص العادي إلى نص مشفر ، لا يستطيع الأشرار قراءته أو تغييره. تتطلب كل من إجراءات تحليل التشفير وفك التشفير قدرًا كبيرًا من الوقت من أجل الحفاظ على المستوى المطلوب من الأمان. ومع ذلك ، طور عدد من الباحثين نهج التشفير بالتوازي من أجل تقليل مقدار الوقت اللازم لإنهاء إجراءات التشفير وفك التشفير. أنتج التحقيق في هذه القضية عددًا من الحلول القابلة للتطبيق. تمكن الباحثون من تحقيق مستويات أداء محسّنة في تقنية التشفير باستخدام التوازي لزيادة الإنتاجية وتعزيز كفاءة طرق التشفير. لتحقيق أداء عالٍ ، تم تقديم خوارزميات تشفير البقعة خفيفة الوزن وتنفيذها على منصات وحدة المعالجة المركزية مع تحسينات مختلفة. وبالتالي ، في هذا العمل ، تم اقتراح مخطط تشفير خفيف الوزن يستخدم جولة واحدة فقط من تقنية تشفير الكتلة التي يتم تطبيقها بالتوازي على معالج متعدد النواة. تستخدم خوارزمية تشفير الرسائل المقترحة كتلتين فرعيتين من 128 بت من الرسائل العادية ومربع الاستبدال و splitmix64 PRNG لتشفير الرسالة العادية والحصول على كتلتين فرعيتين مشفرتين ، مما يجعلها تقنية سريعة لتشفير وفك تشفير كتل الرسائل. بالمقارنة مع الطريقة الحالية. وفقًا لنتائج الأداء ، فإنه قادر على الوصول إلى إنتاجية عالية للبيانات مقارنة ببعض الأساليب خفيفة الوزن الموجودة بالفعل ، مع معدل نقل أعلى من 25 كيكابت في الثانية على وحدة المعالجة المركزية Intel Core i7. تتفوق طريقة التشفير المقترحة على طريقة البقع المتوازية بمعدل 14.10 مرة أسرع عند تنفيذها على وحدة معالجة مركزية متعددة النواة. متوسط التسريع مقارنة بالنسخة التسلسلية للخوارزمية المقترحة والتنفيذ المتوازي لها هو 4.70. أيضًا ، توفر طريقة التشفير المقترحة قدرًا كبيرًا من العشوائية وتجتاز الاختبارات الإحصائية لـ PractRand. وبالتالي ، فإن الطريقة المقترحة هي منافس قوي للتنفيذ عالي الأمان على المعالجات متعددة النواة.

Parallel Multi-core Implementation of the Optimized Speck Cipher

“…A proposed encryption scheme's security and safety are evaluated using well established techniques including statistical, linear, differential, or brute force attacks [12,13]. Here, we conduct rigorous tests to demonstrate the security of the proposed optimized Speck encryption.…”