Criptografia de baixo consumo em sistemas embarcados aplicados à internet das coisas

Abstract

A internet das coisas (IoT, do inglês internet of things) é um conceito que se refere à conexão via Internet de objetos do cotidiano, como dispositivos vestíveis, eletrodomésticos, veículos e edifícios. Esses elementos estão equipados com sensores, softwares e outros recursos tecnológicos que possibilitam a coleta e a troca de dados sem a intervenção humana. Esta rede de dispositivos conectados tem o objetivo de tornar o mundo mais inteligente e eficiente, oferecendo às empresas e aos indivíduos a capacidade de monitorar e controlar seus ambientes e ativos em tempo real. Contudo, a IoT também traz consigo diversos desafios de segurança. Pois sendo composta por uma vasta gama de dispositivos interconectados, muitos deles são vulneráveis a ataques cibernéticos, tornando a segurança dos dados e da rede uma preocupação significativa. Para garantir a segurança e a privacidade dos dados transmitidos na rede IoT, é fundamental a utilização de técnicas de criptografia, que visam tornar os dados ininteligíveis para terceiros não autorizados. No entanto, os dispositivos de IoT possuem dimensões reduzidas e limitações de capacidade de processamento, armazenamento de dados e fornecimento de energia. Nesse contexto, surge a criptografia leve, com o objetivo de assegurar a privacidade dos dados mesmo em dispositivos com recursos limitados. Existem diversas técnicas de criptografia leve que podem ser aplicadas na IoT, incluindo a criptografia simétrica e assimétrica. A criptografia simétrica usa uma chave privada compartilhada para cifrar e decifrar dados, enquanto a assimétrica utiliza duas chaves diferentes, uma pública e outra privada. Neste trabalho, analisaremos apenas o desempenho das criptografias simétricas em dispositivos de capacidade limitada. Serão abordadas as criptografias de bloco AES, Camellia, XXETA, Simon e Speck, as criptografias de fluxo Chacha20 e Salsa20, e as funções hash BLAKE-S, SHA-256 e SHA3-256. Além disso, apresentaremos os modos de criptografia implementados e testados com o auxílio de dois kits de desenvolvimento diferentes: o ESP32 DevKit V1 e o Arduino Nano V3. Nos testes, avaliaremos o desempenho, o consumo de energia e a latência das cifras mencionadas, com o objetivo de demonstrar os impactos no consumo e desempenho nesses dispositivos.