Embedded Security

Garant předmětu:

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra číslicového návrhu

Anotace:

Studenti získají základní znalosti ve vybraných kapitolách z kryptografie a kryptoanalýzy se zaměřením na vestavné systémy. Důraz je tedy kladen na efektivní implementace kryptografických primitiv v hardwaru a ve firmwaru, což si studenti ověří na konkrétních laboratorních úlohách. Předmětem je jak symetrická kryptografie (šifry s jedním společným klíčem), tak asymetrická kryptografie (RSA, Kryptografie Eliptických křivek, Diffie-Hellmanova výměna klíčů nad EC). Předmět se dále soustřeďuje na vybrané útoky na kryptografické systémy implementované ve vestavných zařízeních. Studenti tak získají vědomosti o některých potenciálních rizicích kryptografických systémů a budou lépe schopni jim čelit.

Požadavky:

Osnova přednášek:

1. Vestavné systémy s kryptografickými funkcemi, čipové karty.

2. Útoky na kryptografické systémy I: Korelační odběrová analýza.

3. Úvod do kryptografie eliptických křivek (ECC).

4. ECC, aritmetika nad GF(p), Montgomeryho doména.

5. ECC, Aritmetika nad GF(2^m) s polynomiální bází.

6. ECC, Aritmetika nad GF(2^m) s normální bází.

7. Generátory (pseudo)náhodných čísel ve vestavných systémech.

8. Efektivní umocňování.

9. Efektivní implementace RSA, efektivní násobení.

10. Útoky na kryptografické systémy II: útoky hrubou silou, útok typu Meet-in-the-Middle

11. Útoky na kryptografické systémy II: Útoky pomocí TMTO tabulek (Time-Memory Trade-Off).

12. Útoky na kryptografické systémy III: Útok typu hádej a urči.

13. Útoky na kryptografické systémy IV: Útoky postranním kanálem a útoky injekcí chyb.

Osnova cvičení:

1. Implementace symetrické šifry na FPGA nebo v jednočipovém mikropočítači.

2. Rozdílová odběrová analýza

3. Kryptografie eliptických křivek (ECC). Sčítání 2 bodů na eliptické křivce; jeho implementace na FPGA nebo v jednočipovém mikropočítači.

4. Diffie-Hellmanova výměna klíčů nad eliptickou křivkou (ECDH); její implementace na FPGA nebo v jednočipovém mikropočítači.

5. RSA.

Cíle studia:

Studenti získají základní znalosti ve vybraných tématech kryptografie a kryptoanalýzy. Předmět se zaměřuje zejména na efektivní implementace kryptografických primitiv v hardwaru a softwaru (ve vestavných systémech). Studenti získají dobrý přehled o funkčnosti (hardwarových) kryptografických akcelerátorů, čipových karet a prostředků pro zabezpečení vnitřních funkcí počítačových systémů.

Studijní materiály:

1. Deschamps, J. P. - Imana, J. L. - Sutter, G. D.: Hardware Implementation of Finite-Field Arithmetic. McGraw Hill, 2009. ISBN 978-0-0715-4581-5.

2. Brooks, C.J. - Grow, C. - Craig, P. - Short, D.: Cybersecurity Essentials, 1st Edition. Sybex, 2018. ISBN 978-1119362395.

3. Menezes, A.J. - van Oorschot, P.C. - Vanstone, S.A.: Handbook of Applied Cryptography. CRC press, 2018. ISBN 9780429466335.

Poznámka:

Předmět je vyučován v angličtině.

Další informace:

https://courses.fit.cvut.cz/NI-BVS/index.html

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Master program ANI for the phase of study without specialisation (VO)