رئیس دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز 2008-7799 50 2 2020 07 22 Lightweight Architecture for COLM Authenticated Ciphers and Implementation on FPGA and ASIC ارائه معماری سبک‌وزن برای رمز احراز اصالت‌شده COLM و پیاده‌سازی آن روی بسترهای FPGA و ASIC 645 656 10743 FA محسن جهانبانی دانشکده و پژوهشکده مهندسی فن‌آوری اطلاعات و ارتباطات - دانشگاه جامع امام حسین (ع) زین العابدین نوروزی دانشکده و پژوهشکده مهندسی فن‌آوری اطلاعات و ارتباطات - دانشگاه جامع امام حسین (ع) Journal Article 2018 05 30 Authenticated encryption schemes provide both confidentiality and integrity services, simultaneously. The CAESAR competition is being held with the aim of designing this cipher. An important criterion for selecting the final portfolio, besides security, is the hardware performance of the candidate in the environments with limited resource. In this paper, for the first time for COLM authenticated ciphers from the final round of the CAESAR, an 8-bit lightweight architecture have been presented, which is compatible with API v2. Since COLM scheme uses AES cipher as a primitive, lightweight architecture of Atomic-AES has been selected and adopted according to the API rules. Furthermore, to reduce the area in the hardware implementation, several techniques are used, including implementing one AES core in the datapath, sharing of registers and implementation doubling on the GF (2¹²⁸) with 8-bit architecture for constructing the higher-order multipliers. Proposed architecture of COLM is implemented on ASIC and FPGA platforms. This architecture is similar in both platforms, but different technology mapping optimization techniques are used for each platform. Comparing the results with 128-bit implementations shows that the area on FPGA and ASIC is reduced by 62% and 74%, respectively. Also, the customized API v2 for 8-bit data width reduced the API area by 8% and 6% on the FPGA and ASIC platforms, respectively.  طرح‌های رمزنگاری احرازاصالت‌شده دو سرویس محرمانگی و جامعیت را هم‌زمان فراهم می‌کنند. مسابقه سزار با هدف طراحی این رمزها در حال برگزاری است. یکی از معیارهای انتخاب طرح نهایی این مسابقه در کنار امنیت، عملکرد سخت‌افزاری کاندیداها در محیط‌های با منابع محدود است. در این مقاله برای اولین‌بار برای رمز احراز اصالت‌شده COLM از دور نهایی مسابقه سزار، یک معماری سخت‌افزاری سبک‌وزن 8-بیتی و سازگار با واسط برنامه‌نویسی کاربردی نسخه 2 ارائه شده‌است. به‌دلیل این‌که طرح COLM از رمز AES به‌عنوان اولیه استفاده می‌کند، از معماری سبک‌وزن Atomic-AES سازگار شده با قوانین مسابقه سزار استفاده شده‌است. برای کاهش منابع سخت‌افزاری مصرفی از تکینک‌هایی مانند پیاده‌سازی یک هسته AES برای رمزنگاری/رمزگشایی طرح، به اشتراک‌گذاری ثبات‌ها و پیاده‌سازی دوبرابرکردن روی میدان (2¹²⁸)GF با ساختار 8­-بیت و ساختن ضرب‌های مرتبه بالاتر از آن، استفاده شده‌است. معماری پیشنهادی طرح COLM روی بسترهای ASIC و FPGA پیاده‌سازی شده‌است. این معماری برای دو بستر فوق مشابه بوده ولی از تکنیک‌های بهینه‌سازی نگاشت تکنولوژیکی برای هر بستر استفاده شده‌است. مقایسه نتایج این‌کار با پیاده‌سازی‌های پایه نشان می‌دهد که ناحیه مصرفی در FPGA، 62% و در ASIC، 74% کاهش داشته‌است. هم‌چنین اختصاصی‌نمودن 2v API برای عرض داده 8-بیت ناحیه مصرفی API را به‌ترتیب به میزان 8% و 6% روی بستر FPGA و ASIC کاهش داده است. https://tjee.tabrizu.ac.ir/article_10743_67f232629c9e603818f26591dff3deae.pdf