Optimizing authenticated encryption algorithms

Bc. Ondrej Mosnáček

Diplomová práce

Anotace:

V tejto práci sa venujem autentizovanému šifrovaniu s pridruženými dátami (angl. authenticated encryption with associated data; AEAD), čo je kryptografická schéma poskytujúca dôvernosť aj integritu správ prostredníctvom jednej operácie. V práci popisujem rôzne existujúce AEAD algoritmy a porovnávam ich z hľadiska bezpečnosti aj výkonnosti. Detailnejšie sa zaoberám tromi vybranými kandidátnymi rodinami algoritmov zo súťaže CAESAR. Ďalej popisujem obvyklé prostriedky poskytované dvomi najbežnejšími procesorovými architektúrami – x86 a ARM – ktoré je možné použiť na efektívne implementovanie kryptografických algoritmov. Na záver v práci predstavujem svoj prínos v podobe implementácie vybraných kandidátov súťaže CAESAR pre rozhranie Crypto API, ktoré je súčasťou jadra Linux.

Abstract:

In this thesis, we look at authenticated encryption with associated data (AEAD), which is a cryptographic scheme that provides both confidentiality and integrity of messages within a single operation. We look at various existing and proposed AEAD algorithms and compare them both in terms of security and performance. We take a closer look at three selected candidate families of algorithms from the CAESAR competition. Then we discuss common facilities provided by the two most common CPU architectures – x86 and ARM – that can be used to implement cryptographic algorithms efficiently. Finally, we introduce our contribution of implementing the selected CAESAR candidates for the Linux kernel Crypto API.

Keywords

authenticated encryption, AEAD, CAESAR, GCM, Linux, cryptography, optimization, assembly, MORUS, AEGIS, OCB, AES-NI, SSE2, AVX2, autentizované šifrování, kryptografie, optimalizace

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 13. 12. 2017

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 9. 2. 2018
• Vedoucí: Ing. Milan Brož
• Oponent: RNDr. Petr Švenda, Ph.D.

Masarykova univerzita

Fakulta informatiky

Magisterský studijní program / obor:
Informatika / Bezpečnost informačních technologií