Företaget Wireless Independent Provider (WIP) har tagit fram ett säkerhetsramverk vid namn Secure Application Framework (SAF) som är ett väldokumenterat ramverk för att skapa säkra interna företagsappar. Syftet med detta ramverk är att lösa problematiken kring Bring Your Own Device (BYOD) – hur man ska skilja på privat data och företagets data i enheten. Med ett sådant system så finns det mycket att tänka på rörande säkerheten. Genom att identifiera ett antal olika hot och genomföra en riskanalys på dessa kommer man fram till att systemet är skyddat mot majoriteten av hoten, det finns dock förslag till förbättringar på enstaka delar av systemet. Det genomförs även prestandatester och undersökning av lavineffekten för ett antal olika symmetriska krypteringsalgoritmer i syfte att fastslå om den använda algoritmen i systemet har fördelar jämfört med andra moderna krypteringsalgoritmer. Utifrån resultaten som tagits fram i detta arbete så konstateras det att skyddet mot de identifierade hoten är mycket bra samt att det inte finns någonting som skulle motivera ett byte av den symmetriska krypteringsalgoritmen.

This master’s thesis investigates the technology and security awareness associated with wireless networks (WLAN). It has been stated by the media and theories that many wireless networks are unprotected. This has sparked an interest to investigate the phenomenon in the Jonkoping region. The study is based on the following research questions: - What security weaknesses are present with the WLAN-technology and how can these be avoided? - How does the wireless infrastructure in the Jonkoping region look like? - Why do companies implement the WLAN-technology? - Are the companies aware of the risks involved with WLAN? We conducted this study in three steps; the first step was to hack a wireless network in a controlled environment in order to investigate the weaknesses of the commonly used security measures. The second step of the study was to scan the wireless networks in Jonkoping, Gnosjo and Nassjo in order to create a picture of the wireless infrastructure of the region. The third step of the study was to contact companies that we found in the second step for interviews to investigate their awareness of the technology and its weaknesses. We found that WLANs and their security measures have weaknesses. The commonly used WEP encryption can quite easily be broken and can lure users into a false sense of security. The study shows that companies are aware of this weakness, but use the encryption be-cause it offers a good level of usability and security. It is a compromise between usability and security. Usability is one of the major factors for companies when implementing wireless networks, companies strive for mobility, easy access and ease of use, which the WLAN technology offers. This has lead to an extended wireless infrastructure in cities within the region where one, with ease, can find wireless networks outside buildings. We have noticed an increase in the security awareness as our empirical findings differ from earlier research conducted in other cities. When these studies are compared you can see a trend where the number of unprotected networks decreases. Our contribution to increased wireless security is a checklist of possible security measures to minimize the security threats. / Denna magisteruppsats undersöker tekniken och säkerhetsmedvetandet gällande trådlösa nätverk (WLAN). Då det tidigare uppmärksammats i media och teori att många trådlösa nätverk står oskyddade har detta skapat intresse att undersöka fenomenet i Jönköpingsregionen. Studien baseras på följande frågeställningar: - Vilka säkerhetsluckor finns i WLAN och hur kan dessa undvikas? - Hur ser WLAN-infrastrukturen ut i Jönköpingsregionen? - Varför implementerar företag WLAN-tekniken? - Är företag medvetna om riskerna med trådlösa nätverk? För att skapa en helhetsbild har vi genomfört studien i tre steg varav vi, i det första steget, genomfört dataintrång i en kontrollerad miljö för att undersöka svagheterna med säkerhetsfunktionerna som används i trådlösa nätverk. I det andra steget undersökte vi med hjälp av bärbar dator trådlösa nätverk i Jönköping, Gnosjö och Nässjö. Detta för att skapa oss en uppfattning om hur WLAN-infrastrukturen ser ut i dagsläget. Steg tre innebar intervjuer med företag som vi funnit i samband med steg två rörande deras medvetenhet om tekniken och dess brister. Teorin och vår empiri gav oss underlag att dra slutsatser utifrån våra frågeställningar. Vi fann att WLAN och dess säkerhetsfunktioner har vissa sårbarheter. Den mest förekommande krypteringstekniken, WEP, kan dekrypteras tämligen enkelt och kan vagga in användarna i en falsk säkerhet. Studien visar att företagen är medvetna om detta, men att det handlar om en medveten kompromiss mellan användarvänlighet och säkerhet. Användarvänligheten står till grund för varför företagen väljer att implementera den trådlösa tekniken. Företag eftersträvar mobilitet, smidighet och enkel access, vilket den trådlösa tekniken erbjuder. Detta har lett till en utökad trådlös infrastruktur i städer runtom i regionen där man med lätthet kan hitta trådlösa nätverk utanför byggnader. Vi har noterat ett ökat säkerhetsmedvetande då våra empiriska resultat skiljer sig något från tidigare undersökningar i andra städer. När dessa ställs mot varandra anar man en trend där antalet oskyddade trådlösa nätverk minskar. Vårt bidrag till ökad trådlös säkerhet är en checklista med möjliga åtgärder för att minimera säkerhetsriskerna.

Mobiltelefoner innehåller idag en stor mängd information som är av stort forensiskt intresse. Att skydda informationen i sin telefon är en självklarhet för många och utvecklarna av de mobila operativsystemen lägger nu större vikt på säkerhet och skydd av information. Kryptering är idag standard i de flesta mobiltelefoner och det leder till problem vid utvinning. Arbetet tar upp och jämför hur kryptering hanteras av iOS, Android och Windows Phone och vilka tillvägagångssätt som finns vid utvinning av data genom att kringgå skärmlåsen som krävs för att krypteringen ska fungera. Arbetet ger även en inblick på molnlagring i och med att det blir allt vanligare och kan komma att bli mer relevant för forensiker eftersom telefonerna blir allt svårare att utvinna data ifrån. Dessutom ges en liten inblick på forensiska verktyg som finns idag, vilka brister de har och vad som är oklart hos dem.  Frågeställningarna har besvarats genom att en grundläggande litteraturstudie genomförts för att få den bakgrundsfakta som krävs. Därefter gjordes det experiment för att visa på brister i de forensiska verktygen. Avslutningsvis svarade två it-forensiker från polisen på intervjufrågor via mail, det gjordes för att lyfta fram problematiken och visa på hur situationen ser ut i arbetslivet idag.  Arbetets resultat visar på att alla operativsystem ger, beroende på hur användaren har anpassat telefonen, möjlighet till fullt skydd mot utvinning. Och därmed klarar de forensiska verktygen som finns idag inte av att utvinna någon relevant information ifrån de senaste mobiltelefonerna. Som forensiker borde man utnyttja att molnlagring börjat användas mer och mer, då det där kan finns mycket bra information. Slutsatser som kan dras efter arbetet är att det behövs nya metoder för att utvinna data ifrån mobiltelefoner då de metoder som tidigare använts inte är kompatibla med de senaste telefonerna på grund utav de krypteringsfunktioner som används. Det finns metoder som kan fungera, men dessa metoder fungerar bara med rätt förutsättningar, vilket gör att det inte är en lösning som man alltid kan applicera. Forensiker borde även utforska möjligheten att få fram information ifrån molnlagringstjänster ifall data på telefonen är oåtkomlig för alla utom ägaren. Arbetet syftar inte till att ta fram nya metoder för utvinning eller arbetssätt inom det stora området forensik, utan kartlägger problemområdet inom mobilforensik och ger förslag på och diskuterar möjliga lösningar.

In today’s society, especially after everything that was reported by Edward Snowden when he, during 2013, showed how USA’s NSA worked with global surveillance, there is a great need to keep communication secure. Se- cure both in such a way that the contents in messages are protected from unwanted parties as well as in such a way that messages’ authenticity can be verified. It’s just as important to know who one is communicating with as it is to know that no unauthorized person can read material not meant for them. We see more and more solutions like for instance Let’s Encrypt that offer free encryption for web traffic but when it actually comes to SMS traffic there aren’t as many effective options available. The purpose of this work is to develop a system to examine how one most effectively could treat SMS in a secure and authenticated fashion. The goal is to, contrary to many other solutions, not be dependent upon a third party but rather utilize the existing SMS protocol and to make sure that the con- tents is encrypted by use of public key cryptography. This leads to it being enough to use the application to be able to communicate securely as there would be no central server that could be closed down or in other ways af- fected to lessen the security of the communication. We also get a system that is much less dependent on mobile data and will thus become more flexible in areas where this can be costly or hard to reach. Beyond this a system for verification of external keys will be explored. Even if it, in case the user chooses to use it, will need access to mobile data, it could be a useful tool for authentication of communication with parties with whom one has not been in contact with before since they can publish their public key and then refer to it within the message. An example use case for this would be a gov- ernment needing to publish information to its citizens; then this key can be published on their web site so that anyone easily could verify it (the goal is to have this be done automatically during message retrieval). / I dagens samhälle, särskilt efter bland annat allt som rapporterades av Ed- ward Snowden när han under 2013 påvisade hur USAs NSA jobbade med global övervakning, är det av stor vikt av att kommunikation bör hållas säker. Säker både på så sätt att innehållet i meddelanden skyddas från oön- skade personer och på så sätt att meddelandens autenticitet kan styrkas. Det är minst lika viktigt att veta vem man kommunicerar med som att veta att ingen obehörig kan läsa material som inte är ämnat för dem. Vi ser fler och fler lösningar som till exempel Let’s Encrypt som erbjuder gratis kryptering av webbtrafik men när det gäller just SMS-trafik finns inte lika många och effektiva lösningar. Syftet med det här arbetet är att utveckla ett system för att undersöka hur man på bästa sätt skulle kunna behandla SMS på ett säkert och autentis- erat sätt. Målet är att, till skillnad mot många andra lösningar, inte vara beroende av en tredje part utan istället nyttja det befintliga SMS-protokollet men se till att innehållet är krypterat med hjälp av public key cryptography. Detta leder till att det räcker att använda applikationen för att kunna kom- municera säkert, det finns ingen central server som skulle kunna stängas ner eller på andra sätt påverkas för att försämra kommunikationens säker- het. Vi får också ett system som är mycket mindre beroende av mobildata och blir därför mer flexibelt i områden där dessa kan vara kostsamma eller svåråtkomliga. Utöver detta kommer ett system för extern autentisering av nycklar undersökas. Även om detta, om avsändaren väljer att utnyttja det, kommer att kräva tillgång till mobil datatrafik så skulle det vara ett nyttigt verktyg för att kunna autentisera kommunikation med personer som man aldrig tidigare varit kontakt med då dessa i så fall kan publicera sin nyckel online och sedan hänvisa till den i meddelandet. Exempel på användning för detta är om en myndighet behöver gå ut med information till medbor- garna; då kan denna nyckel publiceras på dess webbsida så att alla enkelt kan kontrollera den (målet är i så fall att detta skall ske automatiskt under hämtning av ett meddelande).

Detta arbete bedömer risker associerade med implementeringen av en modifierad licensierad produkt, känd som Double Key Encryption (DKE), som tjänar till att kryptera interna dokument. DKE är en metodik framtagen av Microsoft, vilken kräver två nycklar för att dekryptera data. En av dessa nycklar innehas av tjänstägaren medan den andra tillhandahålls av Microsoft. En Managed Security Service Provider (MSSP) har givit uppdraget att utföra en riskanalys av deras befintliga DKE-tjänst för att identifiera potentiella sårbarheter och hot, vilka kan ha en inverkan på tjänstens prestanda och säkerhet. Analysen finner risker kopplade till tekniska säkerhetsbrister, underhåll och uppgradering av tjänsten, personalrelaterade risker, samt risker förknippade med användning.Studien identifierar totalt 10 olika hotscenarion, inklusive risk för stöld av DKE-nycklar, sårbarheter inom koden, möjlighet för attacker mot ohärdade DKE-servrar, samt risker associerade med underhåll och uppgradering av DKE-tjänsten. Andra risker inkluderar förlust av kunskap i samband med personalomsättning och användarrisker gällande potentiell överträdelse av lagar och regler. Riskutvärderingen genomförs genom att bedöma sannolikhet och konsekvens. Sannolikheten bedöms med hjälp av expertutlåtanden, medan konsekvensen bedöms baserat på potentiell skada på företagets rykte, ekonomisk påverkan och eventuella juridiska konsekvenser. Avslutningsvis kopplas identifierade risker till de tre grundläggande aspekterna av informationssäkerhet: konfidentialitet, integritet och tillgänglighet. En betydande mängd risker kategoriseras inom området för tillgänglighet, som utforskas ytterligare i arbetets diskussion. / The report assesses risks associated with the implementation of a modified licensed product ofMicrosoft’s Double Key Encryption (DKE), which serves to encrypt internal documents. DKE is a methodology developed by Microsoft that requires two keys to decrypt data. One key is held by the service provider while the other is provided by Microsoft. An MSSP has entrusted the authors with the task of conducting a risk analysis of their existing DKE service to identify potential vulnerabilities and threats that may impact the performance and security of the service. The analysis identifies risks related to technical security flaws, service maintenance and upgrades, personnel-related risks, and risks associated with usage. The study identifies a total of 10 risk scenarios, including risk of DKE key theft, vulnerabilities within the code, the possibility of attacks against non-hardened DKE servers, as well as risks associated with service maintenance and upgrades. Other risks include the loss of knowledge due to personnel turnover and user risks concerning potential violations of laws and regulations. The risk assessment is conducted by evaluating likelihood and consequences. Likelihood is assessed using expert opinions, while consequences are assessed based on potential harm to the company's reputation, financial impact, and potential legal consequences. In conclusion, the report links the identified risks to the three fundamental aspects of information security: confidentiality, integrity, and availability. A significant number of risks are categorized within the realm of availability.

Syftet med detta examensarbete är att identifiera och ge en fördjupad förståelse för vilka utmaningar och styrkor som kan uppfattas från lärare och elever kring att programmering ska ingå som ett moment i matematikundervisningen på gymnasiet. Utöver detta avser arbetet att besvara vad det kan finnas för typer av utmaningar i att utforma en lektionssekvens som kopplar programmering och matematik till området kryptering i en klass som studerar matematik 5 och hur dessa utmaningar kan bemötas. Studien genomfördes dels i en gymnasieklass i årskurs 3 på teknikvetenskapsprogrammet och dels bland ett urval av matematiklärarna på skolan. Eleverna fick genomgå en lektionssekvens som behandlade kopplingen mellan RSA-kryptering, programmering och matematik. Denna lektionssekvens planerades och utfördes av rapportens författare. För lärarna presenterades därefter ett urval från denna lektionssekvens. Datan som ligger till grund för studien kommer ur intervjuer med grupper av lärare och grupper av elever var för sig. Utöver intervjuerna behandlades även de utmaningar som författarna själva upplevde med att planera och genomföra lektionssekvensen. Intervjuerna analyserades utifrån en tematisk innehållsanalys där transkriberingarna delades in i styrkor och utmaningar, som sedan granskades närmare och kategoriserades utifrån vissa nyckelbegrepp. Ett antal styrkor skulle kunna användas för att motivera och stötta elever i att bemöta vissa utmaningar. Flera elever ansåg att det är viktigt att matematikundervisningen synliggör tillämpningar av matematiken och på så vis ger grund för framtida studier och arbete. De uttryckte även att detta är något programmering kan göra. Dessutom antyds omväxling vara en viktig faktor för motivation att lära matematik. Dessa styrkor kan spela en viktig roll för att identifiera olika kontexter inom programmering och matematik som upplevs relevanta för eleverna. Genom att sätta ämnesinnehållet i olika sammanhang skulle även utmaningen med att hjälpa elever att abstrahera sin kunskap kunna bemötas. Vissa elever upplevde en viss skepsis till att använda datorn i matematikundervisningen eftersom det kändes ovant och distraherande. Samtidigt lyftes styrkan att programmering ger grund för framtiden. Genom att poängtera hur datorn spelar en central roll inom tekniskt och matematisk arbete utanför skolan skulle eleverna lättare kunna se syftet med datorns införande i matematikundervisningen. Denna studie ger en insyn i några utmaningar som kan uppstå i och med att programmering ingår som ett moment i matematikundervisningen på gymnasiet och ger förslag på hur några av dessa skulle kunna bemötas. De uppvisade utmaningarna stämmer väl överens med vad tidigare forskning antyder och det verkar finnas ett stort behov av att finna lösningar till dessa. Vidare forskning inom detta område bör därmed fokusera på att öka insikt i hur utmaningarna kan hanteras på ett effektivt och effektfullt sätt. / The aim of this thesis is to highlight some of the challenges and advantages associated with the introduction of programming in mathematics in upper secondary school. In addition, the thesis aims to identify some of the challenges that arise when planning and implementing a lesson sequence that connects programming and mathematics to RSA cryptography. Furthermore, this thesis will suggest how these challenges can be dealt with. The study was conducted with students from a year 3 Engineering Sciences class and mathematics teachers in a Swedish upper secondary school. The students participated in a lesson sequence in level 5 mathematics (matematik 5) concerning RSA cryptography which was planned and executed by the authors of this thesis. The teachers were introduced to a reduced version of the sequence. Data were collected from interviews with groups of students and groups of teachers. As a supplement to the interviews, the authors give their own views on challenges that emerged when planning and implementing the lesson sequence and how some of these challenges were handled. Thematic content analysis was used for studying the interviews. The content of the interviews was divided into challenges and advantages and further categorized according to different key topics. The conclusion of this study was that some of the identified advantages could motivate students to cope with some of the challenges. According to several students, it is important that mathematics education cover applications in mathematics and prepare students for higher education and employment. The students expressed that programming could be used for achieving this. Additionally, variety is important for keeping the motivation to learn mathematics. These advantages could be useful when identifying contexts that connect programming and mathematics and is relevant for the students. Covering a concept in different contexts could also support students to decontextualize their knowledge. Some students were skeptical about using computers in math class since it was unfamiliar in that context and added a level of distraction. Nevertheless, the importance of programming for higher education and future employment was one of the advantages expressed by several students. Emphasizing the role of computers in employment within the fields of engineering and mathematics could raise the purpose of introducing the computer in math class. This thesis has given an insight of some challenges that arise when introducing programming in mathematics education in upper secondary school in Sweden. Furthermore, the thesis suggests how some of these challenges could be dealt with. These challenges correlate to previous research and there seems to be an urgent need to find solutions for these. Further research should aim to find efficient and effective approaches to these challenges.

Federated Learning (FL), one variant of Machine Learning (ML) technology, has emerged as a prevalent method for multiple parties to collaboratively train ML models in a distributed manner with the help of a central server normally supplied by a Cloud Service Provider (CSP). Nevertheless, many existing vulnerabilities pose a threat to the advantages of FL and cause potential risks to data security and privacy, such as data leakage, misuse of the central server, or the threat of eavesdroppers illicitly seeking sensitive information. Promisingly advanced cryptography technologies such as Homomorphic Encryption (HE) and Confidential Computing (CC) can be utilized to enhance the security and privacy of FL. However, the development of a framework that seamlessly combines these technologies together to provide confidential FL while retaining efficiency remains an ongoing challenge. In this degree project, we develop a lightweight and user-friendly FL framework called Heflp, which integrates HE and CC to ensure data confidentiality and integrity throughout the entire FL lifecycle. Heflp supports four HE schemes to fit diverse user requirements, comprising three pre-existing schemes and one optimized scheme that we design, named Flashev2, which achieves the highest time and spatial efficiency across most scenarios. The time and memory overheads of all four HE schemes are also evaluated and a comparison between the pros and cons of each other is summarized. To validate the effectiveness, Heflp is tested on the MNIST dataset and the Threat Intelligence dataset provided by CanaryBit, and the results demonstrate that it successfully preserves data privacy without compromising model accuracy. / Federated Learning (FL), en variant av Maskininlärning (ML)-teknologi, har framträtt som en dominerande metod för flera parter att samarbeta om att distribuerat träna ML-modeller med hjälp av en central server som vanligtvis tillhandahålls av en molntjänstleverantör (CSP). Trots detta utgör många befintliga sårbarheter ett hot mot FL:s fördelar och medför potentiella risker för datasäkerhet och integritet, såsom läckage av data, missbruk av den centrala servern eller risken för avlyssnare som olagligt söker känslig information. Lovande avancerade kryptoteknologier som Homomorf Kryptering (HE) och Konfidentiell Beräkning (CC) kan användas för att förbättra säkerheten och integriteten för FL. Utvecklingen av en ramverk som sömlöst kombinerar dessa teknologier för att erbjuda konfidentiellt FL med bibehållen effektivitet är dock fortfarande en pågående utmaning. I detta examensarbete utvecklar vi en lättviktig och användarvänlig FL-ramverk som kallas Heflp, som integrerar HE och CC för att säkerställa datakonfidentialitet och integritet under hela FLlivscykeln. Heflp stöder fyra HE-scheman för att passa olika användarbehov, bestående av tre befintliga scheman och ett optimerat schema som vi designar, kallat Flashev2, som uppnår högsta tids- och rumeffektivitet i de flesta scenarier. Tids- och minneskostnaderna för alla fyra HE-scheman utvärderas också, och en jämförelse mellan fördelar och nackdelar sammanfattas. För att validera effektiviteten testas Heflp på MNIST-datasetet och Threat Intelligence-datasetet som tillhandahålls av CanaryBit, och resultaten visar att det framgångsrikt bevarar datasekretessen utan att äventyra modellens noggrannhet.

The requirements of privacy have become a necessity in modern-day internet-based applications. This applies from traditional client-server applications to blockchain-based applications. Blockchains being a new domain for application development, the priority towards privacy beyond pseudo anonymity has been lacking. With financial applications built on blockchains entering mainstream adoption, and these applications handling sensitive data of users, it is useful to be able to understand how privacy technologies can help in ensuring that the user’s data privacy is maintained. This project addresses this by taking a simple financial transaction use case and applying various privacy technologies like Data Encryption, Zero-Knowledge Proofs, Trusted Execution Environments. Workflow and Component architecture is proposed for solutions based on these technologies and they are compared to identify which is a feasible solution for the use case. Trusted Execution Environments was concluded to be the best match for the requirements of the use case and Secret Network which is a blockchain built on this privacy technology was evaluated against determined privacy metrics and benchmarks were run to check the performance changes due to using the technology. Based on this analysis, Secret Network was found to be a good solution to handle the provided use case and flexible enough to handle more complex requirements. / Kraven på integritet har blivit en nödvändighet i dagens internetbaserade tillämpningar. Detta gäller från traditionella klient-server-tillämpningar till blockkedjebaserade tillämpningar. Eftersom blockkedjor är ett nytt område för utveckling av tillämpningar har man inte prioriterat integritet utöver pseudoanonymitet. I och med att finansiella tillämpningar som byggs på blockkedjor börjar bli allmänt accepterade, och att dessa tillämpningar hanterar känsliga uppgifter om användarna, är det bra att kunna förstå hur integritetsskyddstekniker kan bidra till att se till att användarnas integritet bevaras. Detta projekt tar itu med detta genom att ta ett enkelt användningsfall för finansiella transaktioner och tillämpa olika integritetsskyddstekniker som datakryptering, bevis för nollkunskap och betrodda utförandemiljöer. Arbetsflöden och komponentarkitektur föreslås för lösningar som bygger på dessa tekniker och de jämförs för att identifiera vilken lösning som är genomförbar för användningsfallet. Trusted Execution Environments konstaterades vara den bästa lösningen för kraven i användningsfallet och Secret Network, som är en blockkedja byggd på denna teknik för skydd av privatlivet, utvärderades mot fastställda integritetsmått och benchmarks kördes för att kontrollera prestandaförändringarna till följd av användningen av tekniken. På grundval av denna analys konstaterades Secret Network vara en bra lösning för att hantera det aktuella användningsfallet och tillräckligt flexibel för att hantera mer komplexa krav.

With the upcoming 5G networks and expected growth of the Internet of Things (IoT), the demand for fast and reliable encryption algorithms will increase. As many systems might be time critical and run on internal power sources, the algorithms must be small, fast, energy efficient and have low latency. A new stream cipher called Espresso has been proposed to answer these demands, optimizing for several parameters unlike other stream ciphers such as Trivium and Grain. Espresso has previously been compared to the industry standard, Advanced Encryption Standard (AES), in a FPGA implementation and has shown promising results in terms of power usage but further testing needs to be done to gain knowledge about the ciphers characteristics. The purpose of this thesis is to implement and evaluate Espresso in 65nm CMOS technology and compare it to AES. Espresso is implemented in VHDL in several configurations, optimizing for size and latency. The implementations are then compared to AES is in terms of area, throughput, energy efficiency and latency through simulation. This is done using the UMC 65nm CMOS library and Synopsys Design Vision. It is found that Espresso, implemented with 1 bit sequential loading of the key and IV, is 18.2x smaller, 3.2x faster, uses 9.4x less power and has 1.5x less latency than AES. When implemented with full parallel loading, Espresso still is 13.6x smaller, 3.2x faster, draws 7.1x less power while also having 3.2x lower latency than AES. Espressos energy efficiency can further be improved by applying low- power techniques although some techniques, like clock gating and power gating, have limited applicability due to of the nature of stream ciphers. / Med de kommande 5G nätverken och den förväntade tillväxten av Internet of Things (IoT) kommer efterfrågan på snabba och pålitliga krypteringsalgoritmer att öka. Eftersom många system kan vara tidskritiska och drivas av interna kraftkällor måste algoritmerna vara små, snabba, energieffektiva och ha låg latens. Ett nytt strömchiffer vid namn Espresso har föreslagits som ett svar på dessa krav och har optimiserats för flera parametrar till skillnad från andra strömchiffer såsom Trivium och Grain. Espresso har tidigare jämförts med branschstandarden, Advanced Encryption Standard (AES), i en FPGA implementation och visat lovande resultat för strömförbrukning men ytterligare tester måste utföras för att få kunskap om algoritmens egenskaper. Syftet med detta examensarbete är att implementera och utvärdera Espresso i 65nm CMOS teknologi och jämföra den med AES. Espresso implementeras i flera konfigurationer i VHDL som optimiserar för storlek och latens. Implementationerna jämförs sedan med AES i area, genomströmning, energieffektivitet och latens genom simulering. Detta görs med hjälp av UMC 65nm CMOS biblioteket och Synopsys Design Vision. Resultaten visar att Espresso implementerad med sekventiell laddning av nyckel och IV är 18.2x mindre, 3.2x snabbare, använder 9.4x mindre ström och har 1.5x mindre latens än AES. När Espresso implementeras med full parallel laddning är den fortfarande 13.6x mindre, 3.2x snabbare, drar 7.1x mindre ström men har samtidigt 3.2x lägre latens än AES. Espresso’s energieffektivitet kan förbättras ytterligare genom att applicera strömsparande tekniker, även om vissa tekniker såsom clock gating och power gating har begränsad användbarhet på grund av strömchiffers natur.

På grund av den ökande digitaliseringen inom järnvägen ökar även antalet digitala anslutningar. Detta gör att fientliga aktörer kan påverka den operativa driften och personsäkerheten på distans av järnvägen via oskyddade anslutningar. Syftet med arbetet är därför att identifiera hårdvarulösningar för att öka cybersäkerheten av kommunikation mellan datorställverk och banobjekt via utdelar i datorställverken. Undersökningen fokuserar på att hitta den mest lämpliga processorenheten (CPU) eller Trusted Platform Module (TPM) för Alstoms utdel (OC950), med hänsyn till specifika cybersäkerhetskriterier enligt standarden IEC—63442. Genom att använda en Pugh-matris jämfördes fem CPU-lösningar och fyra TPM-lösningar. Resultatet visade att de två bästa alternativen var CPU-lösningar, där ”AM64x” från Texas Instruments utmärkte sig som det bästa valet tack vare dess goda cybersäkerhetsfunktioner, processorkapacitet och energieffektivitet. Denna funktionalitet tillät lösningen att ge ett tillfredställande cyberskydd samt gav driftfördelar och framtidsäkran. Sammanfattningsvis konstateras att processorenheter är att föredra för att förbättra prestanda och framtidssäkra hårdvaran på OCS950. TPM-lösningar kan vara ett lämpligt alternativ för att hantera cybersäkerhetsfunktioner men riskerar att bli en flaskhals för kommunikation. Därför är CPU-lösning att föredra, då det kan öka prestandan på utdelen samtidigt som det tillåter implantering av ett tillfredställande cyberskydd. Arbetet bidrar till att förbättra cybersäkerheten mellan utdel och en central ställverksdator och föreslår samtidigt en metod för att jämföra olika hårdvarulösningar genom Pugh-matriser. / Due to the increasing digitalization within the railway sector, the number of digital connections is also rising. This allows hostile actors to remotely impact the operational functioning and personal safety of the railway through unprotected connections. Therefore, the purpose of this work is to identify hardware solutions to enhance the cybersecurity of communication between interlocking computers and trackside objects via object controllers in the interlocking systems. The study focuses on finding the most suitable processor unit (CPU) or Trusted Platform Module (TPM) for Alstom's object controller (OC950), with considering for specific cybersecurity criteria according to the IEC-63442 standard. Using a Pugh matrix, five CPU solutions and four TPM solutions were considered. The results showed that the two best options were CPU solutions, with the "AM64x" from Texas Instruments standing out as the best choice due to its strong cybersecurity features, processing capacity, and energy efficiency. This functionality allowed the solution to provide satisfactory cyber protection as well as operational advantages and futureproofing. In summary, it is noted that processor units are preferred to improve performance and future-proof the hardware on OCS950. TPM solutions may be a suitable alternative for managing cybersecurity functions but risk becoming a communication bottleneck. Therefore, a CPU solution is preferred, as it can enhance the performance of the object controller while allowing the implementation of satisfactory cyber protection. The work contributes to improving cybersecurity between object controllers and central interlocking computers and simultaneously proposes a method for comparing different hardware solutions using Pugh matrices. / Digitalisaation lisääntyessä rautateillä myös digitaalisten yhteyksien määrä kasvaa. Tämä mahdollistaa vihamielisten toimijoiden vaikuttamisen rautateiden operatiiviseen toimintaan ja henkilöturvallisuuteen etäyhteyksien kautta suojaamattomien yhteyksien avulla. Työn tarkoituksena on siksi tunnistaa laitteistoratkaisuja kyberturvallisuuden parantamiseksi viestinnässä tietokonekeskusten ja ratakohteiden välillä jakelijoiden kautta tietokonekeskuksissa.  Tutkimus keskittyy sopivimman prosessoriyksikön (CPU) tai Trusted Platform Module (TPM) löytämiseen Alstomin jakelijalle (OC950), ottaen huomioon tietyt kyberturvallisuuskriteerit standardin IEC—63442 mukaisesti. Pugh-matriisin avulla verrattiin viittä CPU-ratkaisua ja neljää TPM-ratkaisua. Tulokset osoittivat, että kaksi parasta vaihtoehtoa olivat CPU-ratkaisuja, joista Texas Instrumentsin “AM64x” erottui parhaana vaihtoehtona sen hyvien kyberturvallisuusominaisuuksien, prosessorikapasiteetin ja energiatehokkuuden ansiosta. Tämä toiminnallisuus mahdollisti ratkaisun tarjoavan tyydyttävän kybersuojan sekä toi operatiivisia etuja ja tulevaisuuden varmuutta.  Yhteenvetona todetaan, että prosessoriyksiköt ovat suositeltavia suorituskyvyn parantamiseksi ja laitteiston tulevaisuuden varmistamiseksi OCS950:ssa. TPM-ratkaisut voivat olla sopiva vaihtoehto kyberturvallisuustoimintojen hallintaan, mutta ne voivat muodostaa pullonkaulan viestinnässä. Siksi CPU-ratkaisu on suositeltava, koska se voi parantaa suorituskykyä jakelussa samalla kun se mahdollistaa tyydyttävän kybersuojan toteuttamisen. Työ edistää kyberturvallisuuden parantamista jakelun ja keskus tietokonekeskuksen välillä ja ehdottaa samalla menetelmää eri laitteistoratkaisujen vertailemiseen Pugh-matriisien avulla.