Специалисты МТИ разработали новый чип для выполнения задач шифрования открытым ключом, который потребляет в 400 раз меньше энергии, чем программы, выполняющие те же протоколы. Также чип использует в 10 раз меньше памяти и работает в 500 раз быстрее, а значит — его можно использовать для устройств интернета вещей (IoT).
Протоколы шифрования открытым ключом, предназначенные для защищенного обмена информацией между компьютерами, выполняются программным обеспечением. Но датчики IoT в подключенных автомобилях, городской инфраструктуре и бытовых приборах — не могут позволить себе такой расход энергии и памяти, который требуется для протоколов шифрования. Новый чип, созданный в МТИ, предназначен для аппаратного выполнения задач шифрования открытым ключом. Он использует технологию шифрования на эллиптических кривых. В отличие от прошлых разработок, этот чип способен обработать любую эллиптическую кривую, сообщает MIT News.
«Криптографы разрабатывают кривые с различными свойствами и используют различные простые числа, — говорит Утсав Банерджи, первый автор статьи, представленной на международной конференции Solid-State Circuits. — Ведется множество дискуссий о том, какая кривая надежна, и какую нужно использовать, и у разных правительств разные стандарты. С помощью этого чипа мы можем поддерживать их все и, я надеюсь, когда в будущем появятся новые кривые, мы сможем поддерживать и их тоже».
Для того чтобы создать универсальный чип для эллиптических кривых, исследователям пришлось разбить криптографические вычисления на составные части. Криптография на эллиптических кривых основана на модульной арифметике. Отдельная схема в чипе посвящена модульному умножению. Обычно модульный множитель имеет дело с 16- или 32-разрядными двоичными числами. Чип МТИ способен работать с 256-битными. Это позволяет снизить потребление энергии и повысить скорость вычислений. Другой ключевой для криптографии с эллиптическими кривыми операцией является обратное преобразование. Ранее такая операция выполнялась той же схемой, которая отвечала за модульные умножения, для того чтобы сэкономить место на чипе. Но инженеры МТИ оснастили свой чип отдельной схемой для обратного преобразования. Это увеличило площадь чипа на 10%, зато наполовину сократило потребление энергии.
«Они перенесли определенный объем функционала с программного в аппаратное обеспечение, — говорит Сяолинь Лу, директор лаборатории IoT в компании-производителе полупроводников Texas Instrumentals. — Среди преимуществ этого подхода — стоимость и потребление энергии. Но с точки зрения производства IoT новый чип также обещает более простую реализацию. Тем, кто будет писать ПО, будет намного проще».
