Hardware Constructions for Error Detection in Lightweight Authenticated Cipher ASCON Benchmarked on FPGA

计算机科学 现场可编程门阵列 经过身份验证的加密 嵌入式系统 密码学 加密 错误检测和纠正 密码 散列函数 分组密码 实施 计算机硬件 计算机网络 算法 计算机安全 程序设计语言
作者
Jasmin Kaur,Mehran Mozaffari Kermani,Reza Azarderakhsh
出处
期刊:IEEE Transactions on Circuits and Systems Ii-express Briefs [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:69 (4): 2276-2280 被引量:5
标识
DOI:10.1109/tcsii.2021.3136463
摘要

Lightweight cryptography plays a vital role in securing resource-constrained embedded systems such as deeply-embedded systems, RFID tags, sensor networks, and the Internet of nano-Things. ASCON is one of the finalists for the National Institute of Standards and Technology (NIST) lightweight cryptography standardization competition advanced to the final round in April 2021. It is designed to provide authenticated encryption with associated data (AEAD) and hashing functionalities in hardware and software implementations. ASCON’s lightweight design utilizes a 320-bit permutation, bit-sliced into five 64-bit register words, providing 128-bit level security. This brief, for the first time, proposes error detection mechanisms for secure hardware implementations of ASCON. The proposed schemes, i.e., signature, interleaved signature, and cyclic redundancy check approaches are presented for both LUT and logic-based implementations of ASCON. The proposed error detection schemes are also benchmarked on two FPGA families (Spartan-7 and Kintex-7), achieving acceptable area, power, and delay overheads. The proposed mechanisms also provide a high error coverage (99.99%) shown via simulations performed for 640,000 injected faults. Hence, these approaches aim to make the respective ASCON architectures more reliable.

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