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A Deeper Look at the Energy Consumption of Lightweight Block Ciphers

Résumé

In the last few years, the field of lightweight cryptography has seen an influx in the number of block ciphers and hash functions being proposed. In the past there have been numerous papers that have looked at circuit level implementation of block ciphers with respect to lightweight metrics like area power and energy. In the paper by Banik et al. (SAC‘15), for example, by studying the energy consumption model of a CMOS gate, it was shown that the energy consumed per cycle during the encryption operation of an r-round unrolled architecture of any block cipher is a quadratic function in r. However, most of these explorative works were at a gate level, in which a circuit synthesizer would construct a circuit using gates from a standard cell library, and the area power and energy would be estimated by estimating the switching statistics of the nodes in the circuit. Since only a part of the EDA design flow was done, it did not account for issues that might arise when the circuit is finally mapped into silicon post route. Metrics like area, power and energy would need to be re-estimated due to the effect of the parasitics introduced in the circuit by the connecting wires, nodes and interconnects. In this paper, we look to plug this very gap in literature by re-examining the designs of lightweight block ciphers with respect to their performances after completing the placement and routing process. This is a timely exercise to do since three of the block ciphers we analyze in the paper are used in around 13 of the 32 candidates in the second round of the NIST lightweight competition being conducted currently.

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Concepts associés (40)
Chiffrement par bloc
vignette|un schéma de chiffrement par bloc Le chiffrement par bloc (en anglais block cipher) est une des deux grandes catégories de chiffrements modernes en cryptographie symétrique, l'autre étant le chiffrement par flot. La principale différence vient du découpage des données en blocs de taille généralement fixe. La taille de bloc est comprise entre 32 et 512 bits. Dans le milieu des années 1990, le standard était de 64 bits. Depuis 2000 et le concours AES, le standard est de 128 bits.
Cryptographie
thumb|La machine de Lorenz utilisée par les nazis durant la Seconde Guerre mondiale pour chiffrer les communications militaires de haut niveau entre Berlin et les quartiers-généraux des différentes armées. La cryptographie est une des disciplines de la cryptologie s'attachant à protéger des messages (assurant confidentialité, authenticité et intégrité) en s'aidant souvent de secrets ou clés. Elle se distingue de la stéganographie qui fait passer inaperçu un message dans un autre message alors que la cryptographie rend un message supposément inintelligible à autre que qui de droit.
Fonction OU
La fonction OU ou OU inclusif (OR en anglais) est un opérateur logique de l'algèbre de Boole. À deux opérandes, qui peuvent avoir chacun la valeur VRAI ou FAUX, il associe un résultat qui a lui-même la valeur VRAI seulement si au moins un des deux opérandes a la valeur VRAI. La lampe s'allume si l'on appuie sur seulement « a » , ou sur seulement « b » , ou sur « a » et sur « b ». La fonction « OU » est caractérisée par des interrupteurs NO (normalement ouvert) montés en parallèle.
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London2023

Boolean Rewriting Strikes Back: Reconvergence- Driven Windowing meets Resynthesis

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The paper presents a novel DAG-aware Boolean rewriting algorithm for restructuring combinational logic before technology mapping. The algorithm, called window rewriting, repeatedly selects small parts of the logic and replaces them with more compact implem ...
IEEE2022

Further Results on Efficient Implementations of Block Cipher Linear Layers

Subhadeep Banik

At the FSE conference of ToSC 2018, Kranz et al. presented their results on shortest linear programs for the linear layers of several well known block ciphers in literature. Shortest linear programs are essentially the minimum number of 2-input xor gates r ...
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Electrotechnique I
Découvrez les circuits électriques linéaires. Apprenez à les maîtriser et à les résoudre, dans un premier temps en régime continu puis en régime alternatif.
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