Orientador: Guido Costa Souza de Araujo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-15T06:48:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Amaral_LeonardoScanferla_M.pdf: 1304448 bytes, checksum: 9224f9cf24023aba78008af39e3c35bc (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: A Criptografia Baseada em Identidades vem sendo cada vez mais aceita como uma alternativa à criptografia assimétrica em alguns cenários. O cálculo eficiente de emparelhamentos sobre curvas elípticas é imprescindível para o desempenho dos sistemas de Criptografia Baseada em Identidades. Nesse trabalho apresentaremos um estudo comparativo entre diferentes técnicas de implementação em hardware da aritmética em F3m para o cálculo do emparelhamento ^t, em uma plataforma de baixo custo. Nossa implementação hardware/software utiliza o processador Nios II da Altera como plataforma. Através de um mapeamento da execução do emparelhamento foram identificadas as operações aritméticas que consomem mais tempo durante o cálculo do emparelhamento; essas operações foram então implementadas como instruções/módulos especializadas em FPGA e adicionadas ao processador. Em seguida, o processador especializado foi sintetizado em FPGA e o software da aplicação de emparelhamento foi modificado para utilizar as novas instruções especializadas para o emparelhamento. Experimentos comprovam que um ganho considerável de desempenho é alcançado quando essa abordagem é comparada à abordagem de software inicial. Além disso, vamos mostrar que a abordagem Hardware/Software se mostra competitiva com relação a outras soluções / Abstract: Identity-Based Cryptography has been gradually accepted as an effective way of implementing asymmetric cryptography. The calculation of cryptographically-suitable pairings is crucial for the performance of pairing based protocols. In this work we present a comparative study of hardware implementation techniques for computing the r\T pairing over the finite field F3m using a low-cost platform based on then Altera Nios II processor. Using code profiling we identify critical field operations which concentrate most of the execution time; these operations were implemented as specialized FPGA instructions/modules and added to the processor. The specialized processor was synthesized and the application was tailored to the new hardware. Experimental results show that a considerable speedup can be achieved when compared to the baseline software-only approach. Moreover, we show that such Hardware/Software co-design approach is competitive with other solutions / Mestrado / Arquitetura e Sistemas de Computação / Mestre em Ciência da Computação

Orientador: Eliris Cristina Rizziolli / Banca: Aldicio José Miranda / Banca: Henrique Lazari / Resumo: Este trabalho apresenta a criptografia, que é estudada desde a antiguidade e suas técnicas hoje consistem basicamente em conceitos matemáticos. Os números inteiros prestam um papel importante na criptografia de chave pública RSA, onde são apresentados alguns conceitos importantes, propriedades e resultados desse conjunto, destacando as relações com os números primos, a função de Euler e a operação módulo, conhecida como problema do logaritmo discreto. Apresentam-se os fundamentos da Criptografia de Chave Pública RSA, em que a base é a cifra assimétrica, mostrando a garantia da privacidade e assinatura das mensagens. Finaliza-se com a ideia do protocolo de criptografia RSA, a construção de um sistema de correios eletrônico, cuja essência é o método para estabelecer uma criptografia de chave pública RSA, baseada no conceito apresentado por Diffie e Hellman / Abstract: This dissertation presents Cryptography, which is studied since the ancient times and whose techniques consist basically of mathematical concepts. The integers play an important role on the Public Key Cryptography RSA, for which are presented some important results and properties of this set, emphasizing its relations with prime numbers, Euler's totient function and the modulo operation, also known as the problem of discrete logarithm. We present the foundations of the Public Key Cryptography RSA, whose basis is the asymmetric cipher, showing the privacy security of the messages. It ends with the idea of the RSA cryptography protocol, a construction of an electronic mail system, whose gist lies in the method used to establish a Public Key Criptography system RSA, based on the concept presented by Diffie and Hellman / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:09Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-08-16Bitstream added on 2014-06-13T20:35:15Z : No. of bitstreams: 1 sousa_anl_me_rcla.pdf: 535933 bytes, checksum: 76cd9ddeb4c3e3c566bae5395dfcaa14 (MD5) / Este trabalho apresenta a criptografia, que é estudada desde a antiguidade e suas técnicas hoje consistem basicamente em conceitos matemáticos. Os números inteiros prestam um papel importante na criptografia de chave pública RSA, onde são apresentados alguns conceitos importantes, propriedades e resultados desse conjunto, destacando as relações com os números primos, a função de Euler e a operação módulo, conhecida como problema do logaritmo discreto. Apresentam-se os fundamentos da Criptografia de Chave Pública RSA, em que a base é a cifra assimétrica, mostrando a garantia da privacidade e assinatura das mensagens. Finaliza-se com a ideia do protocolo de criptografia RSA, a construção de um sistema de correios eletrônico, cuja essência é o método para estabelecer uma criptografia de chave pública RSA, baseada no conceito apresentado por Diffie e Hellman / This dissertation presents Cryptography, which is studied since the ancient times and whose techniques consist basically of mathematical concepts. The integers play an important role on the Public Key Cryptography RSA, for which are presented some important results and properties of this set, emphasizing its relations with prime numbers, Euler’s totient function and the modulo operation, also known as the problem of discrete logarithm. We present the foundations of the Public Key Cryptography RSA, whose basis is the asymmetric cipher, showing the privacy security of the messages. It ends with the idea of the RSA cryptography protocol, a construction of an electronic mail system, whose gist lies in the method used to establish a Public Key Criptography system RSA, based on the concept presented by Diffie and Hellman

Orientador: Ricardo Dahab / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-16T21:50:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Castro_RafaelDantasde_M.pdf: 1379597 bytes, checksum: 3b065d6b67c5440dc00b0e4663d170d3 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Nesta tese é apresentada uma visão do campo de Assinaturas de Chave Pública sem Certificados (CL-PKC), resultado final de pesquisa empreendida durante o mestrado do autor na Universidade Estadual de Campinas. A abordagem aqui contida tem como principal base a Segurança Demonstrável; analisamos os modelos de segurança de CL-PKC, os esquemas já propostos na literatura, e suas demonstrações de segurança. Contribuímos também alguns novos resultados para a área, especificamente: o estudo da aplicabilidade do Lema da Bifurcação 'a esquemas de CL-PKC (§ 4.3.3); o algumas pequenas otimizações a esquemas seguros (§ 4.4.1); o demonstração de segurança para um esquema cuja segurança ainda era um problema em aberto (§ 4.4.2); o explicação de falhas em demonstrações de segurança de alguns esquemas (§ 4.4.4, § 4.4.5, § 4.4.7); o um ataque desconhecido a um esquema anteriormente suposto seguro (§ 4.4.4); o proposta de um modelo de segurança para agregação de assinaturas no modelo CLPKC (§ 5.4); o proposta de um novo esquema de assinaturas CL-PKC que permite agregação, assim como sua prova de segurança (§ 5.2) / Abstract: In this thesis is presented a broad view of the field of Certificateless Public Key Signatures (CL-PKC), final result of the research undertaken by the author during his masters at the Campinas State University. Our approach is strongly based on the ideas behind Provable Security; we analyze the security models for CL-PKC, all schemes available in the literature, and their security proofs. We also contribute a few novel results, namely: o applicability of the Forking Lemma in the CL-PKC paradigm (§ 4.3.3); o small optimizations to secure schemes (§ 4.4.1); o security proof for a scheme whose security was an open problem (§ 4.4.2); o investigation of the problems in the security proofs of a few schemes (§ 4.4.4, § 4.4.5, § 4.4.7); o an attack on a scheme previously thought to be secure (§ 4.4.4); o proposal of a security model for aggregation of signatures in the CL-PKC paradigm (§ 5.4); o proposal of a new scheme for Certificateless Signatures that allows aggregation, along with its security proof (§ 5.2) / Mestrado / Sistemas de Computação / Mestre em Ciência da Computação

Orientador: Guido Costa Souza de Araujo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-07T08:29:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Juliato_MarcioRogerio_M.pdf: 2212870 bytes, checksum: a0f8b09f80dbc648772b9b3160c6fd8f (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: O aumento na comunicação utilizando-se sistemas eletrônicos tem demandado a troca de informações cifradas, permitindo a comunicação entre dois sistemas desconhecidos através de um canal inseguro (como a Internet). Criptografia baseada em curvas elípticas (ECC) é um mecanismo de chave pública que requer apenas que as entidades, que desejam se comunicar, troquem material de chave que é autêntico e possuem a propriedade de ser computacionalmente infactível descobrir a chave privada somente com informações da chave pública. A principal operação de sistemas ECC é a multiplicação de ponto (kP) que gasta 90% de seu tempo de execução na multiplicação em corpos finitos. Assim, a velocidade de um sistema ECC é altamente dependente do desempenho das operações aritméticas em corpos finitos. Nesse trabalho, estudamos a especialização de um processador NIOS2 para aplicações criptográficas em curvas elípticas. Mais precisamente,implementamos operações em corpos finitos e a multiplicação de pontos sobre F2163 como instruções especializadas e periféricos do NIOS2, e as analisamos em termos de área e speedup. Determinamos também, quais implementações s¿ao mais apropriadas para sistemas voltados a desempenho e para ambientes restritos. Nossa melhor implementação em hardware da multiplicação de pontos é capaz de acelerar o cálculo de kP em 2900 vezes, quando comparado com a melhor implementação em software executando no NIOS2. De acordo com a literatura especializada, obtivemos a mais rápida implementação da multiplicação de pontos sobre F2163 , comprovando que bases normais Gaussianas s¿ao bastante apropriadas para implementações em hardware / Abstract: The increase in electronic communication has lead to a high demand for encrypted information exchange between unfamiliar hosts over insecure channels (such as the Internet). Elliptic curve cryptography (ECC) is a public-key mechanism that requires the communicating entities exchange key material that is authentic and has the property of being computationally infeasible to determine the private key from the knowledge of the public key. The fundamental ECC operation is the point multiplication (kP), which spends around 90% of its running time in the finite field multiplication. Therefore, the speed of an ECC scheme is highly dependent on the performance of its underlying finite field arithmetic. In this work, we studied the specialization of the NIOS2 processor for ECC applications. More precisely, we implemented the finite field operations and the point multiplication over F2163 as NIOS2 custom instructions and peripherals, and thus, we analyzed them in terms of area and speedup. We also determined which implementations are best suited for performance-driven and area-constrained environments. Our best hardware implementation of the point multiplication is capable of accelerating the kP computation in 2900 times, when compared to the best software implementation running in the NIOS2. According to the literature, we obtained the fastest point multiplier in hardware over F2163 , proving that Gaussian normal bases are quite appropriate for hardware implementations / Mestrado / Arquitetura e Sistemas de Computação / Mestre em Ciência da Computação

Orientador: Henrique Lazari / Banca: Jaime Edmundo Apaza Rodriguez / Banca: Carina Alves / Resumo: Com o crescimento da comunicação nos dias atuais, a segurança na troca de informa- ções tem se tornado cada vez mais importante o que tem dado destaque a Criptografia. A criptografia consiste de técnicas baseadas em conceitos matemáticos que tem por objetivo transmitir informações sigilosas forma segura através de canais monitorados por terceiros. Um ramo da Criptografia que vem crescendo está ligado ao estudo de curvas elípticas, que é uma das áreas mais ricas da matemática. O nome curvas elípticas é de certa forma enganoso, pois diferente do sentido literal da palavra, que leva a pensar em elipses, se trata de equações relacionadas a um determinado tipo de curva algébrica. Neste trabalho, as curvas elípticas serão estudadas do ponto de vista da álgebra e da teoria dos números com o objetivo de conhecer a Criptografia de Curvas Elípticas que é uma variação do Problema do Logaritmo Discreto / Abstract: With the growth of communication these days, security in exchange for information has become increasingly important what has given prominence to Cryptography. Encryption techniques is based on concepts mathematical aims to transmit sensitive information securely through channels monitored by third parties. A branch of cryptography that has growing up is connected to the study of elliptic curves, which is one of the most rich mathematics. The name elliptic curves is somewhat misleading, as di erent from the literal sense of the word, which makes one think of ellipses if equations is related to a certain type of algebraic curve. in this work, elliptic curves are studied from the viewpoint of algebra and of number theory in order to know the Curve Cryptography Elliptic is a variation of the discrete logarithm problem / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:09Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-11-18Bitstream added on 2014-06-13T18:55:35Z : No. of bitstreams: 1 flose_vbs_me_rcla.pdf: 506170 bytes, checksum: ee89356ded1c14f6f5c21428bb68671a (MD5) / Com o crescimento da comunicação nos dias atuais, a segurança na troca de informa- ções tem se tornado cada vez mais importante o que tem dado destaque a Criptografia. A criptografia consiste de técnicas baseadas em conceitos matemáticos que tem por objetivo transmitir informações sigilosas forma segura através de canais monitorados por terceiros. Um ramo da Criptografia que vem crescendo está ligado ao estudo de curvas elípticas, que é uma das áreas mais ricas da matemática. O nome curvas elípticas é de certa forma enganoso, pois diferente do sentido literal da palavra, que leva a pensar em elipses, se trata de equações relacionadas a um determinado tipo de curva algébrica. Neste trabalho, as curvas elípticas serão estudadas do ponto de vista da álgebra e da teoria dos números com o objetivo de conhecer a Criptografia de Curvas Elípticas que é uma variação do Problema do Logaritmo Discreto / With the growth of communication these days, security in exchange for information has become increasingly important what has given prominence to Cryptography. Encryption techniques is based on concepts mathematical aims to transmit sensitive information securely through channels monitored by third parties. A branch of cryptography that has growing up is connected to the study of elliptic curves, which is one of the most rich mathematics. The name elliptic curves is somewhat misleading, as di erent from the literal sense of the word, which makes one think of ellipses if equations is related to a certain type of algebraic curve. in this work, elliptic curves are studied from the viewpoint of algebra and of number theory in order to know the Curve Cryptography Elliptic is a variation of the discrete logarithm problem

Orientador: Marco Aurelio Amaral Henriques / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-16T22:16:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_MatheusFernandesde_M.pdf: 924070 bytes, checksum: b0355f2150875c0a6c636bf2da2ea8a9 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Emparelhamentos bilineares sobre curvas elípticas são funções matemáticas que viabilizam o desenvolvimento de uma série de novos protocolos criptográficos, entre eles, os criptossistemas baseados em identidades. Esses criptossistemas representam uma nova forma de se implementar criptografia de chaves públicas na qual são atenuadas ou completamente retiradas as restrições relativas ao tipo, tamanho e formato das chaves públicas. Este trabalho apresenta um estudo sobre a implementação de criptossistemas baseados em emparelhamentos bilineares sobre curvas elípticas em cartões inteligentes de oito bits. O trabalho mostra ainda o desenvolvimento de equações específicas baseadas no método conhecido como Montgomery's Ladder para multiplicação escalar de curvas elípticas supersingulares em corpos binários. Estas novas equações tornam o algoritmo mais rápido sem perder suas características de segurança originais. O trabalho apresenta também a técnica de delegação segura de emparelhamentos, na qual um dispositivo computacionalmente restrito, como um cartão inteligente, delega o cálculo do emparelhamento para um dispositivo com maior poder computacional. É proposta uma modificação nesta técnica que diminui o número de operações executadas pelo cartão inteligente / Abstract: Bilinear pairings over elliptic curves are mathematical functions that enable the development of a set of new cryptographic protocols, including the so called identity based cryptosystems. These cryptosystems represent a new way to implement public- key cryptography in such a way that the restrictions related to public keys type, size and format are reduced or completely removed. This work presents a study about implementation of pairing based cryptosystems in 8-bit smart cards. It also presents new equations to be used in Montgomery's Ladder algorithm for scalar multiplication of supersingular ellipitic curves over binary fields. These equations make the algorithm faster without compromising its security characteristics. Finally, it discusses the secure delegation of pairing computation, that enables a computationally limited device, like a smart card, to delegate the computation of pairings to a more powerful device. It is proposed a modification in this technique to decrease the number of operations executed by the smart card / Mestrado / Engenharia de Computação / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Júlio César Lopez Hernández / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-19T05:47:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Aranha_DiegodeFreitas_D.pdf: 2545815 bytes, checksum: b630a80d0f8be161e6cb7519072882ed (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: O advento da criptografia assimétrica ou de chave pública possibilitou a aplicação de criptografia em novos cenários, como assinaturas digitais e comércio eletrônico, tornando-a componente vital para o fornecimento de confidencialidade e autenticação em meios de comunicação. Dentre os métodos mais eficientes de criptografia assimétrica, a criptografia de curvas elípticas destaca-se pelos baixos requisitos de armazenamento para chaves e custo computacional para execução. A descoberta relativamente recente da criptografia baseada em emparelhamentos bilineares sobre curvas elípticas permitiu ainda sua flexibilização e a construção de sistemas criptográficos com propriedades inovadoras, como sistemas baseados em identidades e suas variantes. Porém, o custo computacional de criptossistemas baseados em emparelhamentos ainda permanece significativamente maior do que os assimétricos tradicionais, representando um obstáculo para sua adoção, especialmente em dispositivos com recursos limitados. As contribuições deste trabalho objetivam aprimorar o desempenho de criptossistemas baseados em curvas elípticas e emparelhamentos bilineares e consistem em: (i) implementação eficiente de corpos binários em arquiteturas embutidas de 8 bits (microcontroladores presentes em sensores sem fio); (ii) formulação eficiente de aritmética em corpos binários para conjuntos vetoriais de arquiteturas de 64 bits e famílias mais recentes de processadores desktop dotadas de suporte nativo à multiplicação em corpos binários; (iii) técnicas para implementação serial e paralela de curvas elípticas binárias e emparelhamentos bilineares simétricos e assimétricos definidos sobre corpos primos ou binários. Estas contribuições permitiram obter significativos ganhos de desempenho e, conseqüentemente, uma série de recordes de velocidade para o cálculo de diversos algoritmos criptográficos relevantes em arquiteturas modernas que vão de sistemas embarcados de 8 bits a processadores com 8 cores / Abstract: The development of asymmetric or public key cryptography made possible new applications of cryptography such as digital signatures and electronic commerce. Cryptography is now a vital component for providing confidentiality and authentication in communication infra-structures. Elliptic Curve Cryptography is among the most efficient public-key methods because of its low storage and computational requirements. The relatively recent advent of Pairing-Based Cryptography allowed the further construction of flexible and innovative cryptographic solutions like Identity-Based Cryptography and variants. However, the computational cost of pairing-based cryptosystems remains significantly higher than traditional public key cryptosystems and thus an important obstacle for adoption, specially in resource-constrained devices. The main contributions of this work aim to improve the performance of curve-based cryptosystems, consisting of: (i) efficient implementation of binary fields in 8-bit microcontrollers embedded in sensor network nodes; (ii) efficient formulation of binary field arithmetic in terms of vector instructions present in 64-bit architectures, and on the recently-introduced native support for binary field multiplication in the latest Intel microarchitecture families; (iii) techniques for serial and parallel implementation of binary elliptic curves and symmetric and asymmetric pairings defined over prime and binary fields. These contributions produced important performance improvements and, consequently, several speed records for computing relevant cryptographic algorithms in modern computer architectures ranging from embedded 8-bit microcontrollers to 8-core processors / Doutorado / Ciência da Computação / Doutor em Ciência da Computação