35、MSP430X微控制器认证加密的高速实现

MSP430X微控制器认证加密的高速实现

1. 引言

受限平台，如传感器节点、智能卡和射频识别（RFID）设备，有大量应用，其中许多有安全需求，需要加密方案。在这些设备上实现加密方案极具挑战性，因为要在提供高速的同时消耗少量资源（能源、代码大小和RAM）。在这种情况下，对称加密成为开发安全解决方案的重要工具，因为它在通过密钥协商或分发协议启动后，能提供机密性和真实性。

认证加密（AE）在单一方案中提供机密性和真实性，通常比使用单独方法更高效，且消耗资源更少，还能避免加密和认证结合时的常见错误。本文实现并比较了六种AE方案，包括CCM、GCM、SGCM、OCB3、Hummingbird - 2和MASHA，用于德州仪器的MSP430X微控制器家族。

主要贡献如下：
- 首次研究AES加速器模块在实现的AE方案中的高效使用和影响。
- 为MSP430X实现高速AE方案，使用AES加速器时CCM性能比软件AES快10倍。
- 为16位平台实现高效的AES。
- 证明在非并行AES加速器可用时，CCM是最快的方案。
- 提供六种AE方案在有无AES加速器情况下的比较。

2. MSP430X家族

MSP430X家族由许多共享相同指令集和12个通用寄存器的微控制器组成。虽然本质上是16位架构，但其寄存器有20位，支持高达1MB的寻址空间。每个微控制器的时钟频率、RAM和闪存大小不同。

部分MSP430X微控制器（如CC430系列）有集成射频收发器，适合无线传感器。这些型号还有AES加速器模块，仅支持128位密钥的加密和解密。

AES加速器基本使用步骤如下： <