Realizacja generatora liczb losowych dla bezprzewodowych sieci czujnikowych

• Autorzy: Olszyna J. , Winiecki W.

Warianty tytułu

EN

Realization of a random number generator for autonomous wireless sensor networks

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono układ generatora liczb pseudolosowych dostosowany do specyfiki autonomicznych bezprzewodowych sieci czujnikowych. Realizacja podstawowych usług kryptograficznych wymaga dostarczenia liczb losowych, jednak ze względu na asymetrię zasobów (ograniczona moc zasilania i zasoby po stronie czujnikowej) konieczny jest dobór algorytmów i optymalizacja implementacji sprzętowej według kryterium mocy rozpraszanej.

EN

The paper presents a pseudo-random number generator circuit tailored to the specific properties of autonomous wireless sensor networks [1, 2]. Implementation of essential cryptographic services, like zero-knowledge proof entity authentication [3], requires delivery of random numbers. The concept of autonomous wireless sensor networks involves energy consumption from the environment, as well as efficient management of system resources. Due to the asymmetry of resources (insufficient power and computing resources on the sensor side) careful selection of the algorithm and low-power implementation of the random number generator are required. Therefore we chose to implement the BBS algorithm (Blum-Blum-Shub generator) whose security is based on the integer factorization problem and whose operation is based on modular multiplication. In order to reduce power dissipation, we decided to implement the Montgomery modular multiplication algorithm in a bit-serial fashion. Due to the proposed modifications on algorithm and architecture level, the generator is suitable for use in constrained environments like autonomous wireless sensor networks. The power consumption is only 141 žW for an Actel Igloo low-power FPGA AGLN250V2 device operating at 100 kHz (1024 bit operands). Słowa kluczowe: autonomiczne bezprzewodowe sieci czujnikowe, generatory liczb losowych, arytmetyka modularna

Słowa kluczowe

PL

sieci bezprzewodowe; sieci sensorowe; sieci autonomiczne; generatory liczb losowych; arytmetyka modularna

EN

autonomous wireless sensor networks; random number generators; modular arithmetic

• Wydawca: Wydawnictwo PAK
• Czasopismo: Pomiary Automatyka Kontrola
• Rocznik: 2012
• Tom: R. 58, nr 9
• Strony: 789--791
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab., wzory

Twórcy

autor

Olszyna J.

autor

Winiecki W.

• Politechnika Warszawska, Instytut Radioelektroniki, ul. Nowowiejska 15/19, 00-665 Warszawa,

Bibliografia

• [1] Akyildiz F., Su W., Sankarasubramaniam Y., Cayirci E.: A survey on sensor networks, Communications Magazine, t. 40 (8), s. 102-114, 2002.
• [2] Vullers R. J. M., Schaijk R. V., Visser H. J., Penders J., Hoof C. V.: Energy Harvesting for Autonomous Wireless Sensor Networks, Solid-State Circuits Magazine, t. 2 (2), s. 29-38, 2010.
• [3] Winiecki W., Adamski T., Bobinski P., Łukaszewski R.: Bezpieczeństwo rozproszonych systemów pomiarowo-sterujacych (RSPS), Przegląd Elektrotechniczny, t. 84 (5), s. 220-227, 2008.
• [4] Adamski T., Winiecki W., Olszyna J.: Algorithms and Circuits for Low Power Secured Sensor Networks with Asymmetric Computational Resources, Proc. XIX IMEKO World Congress, s. 627-631, 2009.
• [5] Bridgelall H. R., Zoghi B.: Vibration Energy Harvesting for Disaster Asset Monitoring Using Active RFID Tags, Proceedings of the IEEE, t. 98 (9), s. 1620-1628, 2010.
• [6] Bottner H., Nurnus J., Schubert A., Volkert F.: New high density micro structured thermogenerators for standalone sensor systems, Proc. ICT 2007, s. 306-309, 2007.
• [7] Nasiri A., Mandic G.: Indoor Power Harvesting Using Photovoltaic Cells for Low-Power Applications, IEEE Transactions on Industrial Electronics, t. 56 (11), s. 4502-4509, 2009.
• [8] Sample A., Smith J. R.: Experimental results with two wireless power transfer systems, Proc. IEEE RWS’09, s. 16-18, 2009.
• [9] Czernik P., Olszyna J.: Cryptographic random number generators for low-power distributed measurement system, Proc. SPIE, t. 7502, s. 75022A, 2009.
• [10] van Tilborg H. C. A, Jajodia S.: Encyclopedia of cryptography and security, Springer, 2011.
• [11] Olszyna J., Winiecki W.: Niskomocowa realizacja algorytmu mnożenia modularnego Montgomery’ego dla rozproszonych systemów pomiarowo-sterujących, Przegląd Elektrotechniczny, t. 2011 (09a), s. 69-71, 2011.
• [12] Walter D.: Montgomery exponentiation needs no final subtractions, Electronics Letters, t. 35 (21), s. 1831-1832, 1999.
• [13] Schaumont P.: A practical introduction to hardware/software codesign, Springer, 2010.
• [14] Olszyna J., Czernik P., Winiecki W.: Methods for testing random number generators in low-power distributed measurement systems, PAK, t. 56 (11), s. 1339-1341, 2010.