Tạp chí Khoa học và Công nghệ trong lĩnh vực An toàn thông tin

(Journal of Science and Technology on Information security) ISSN 2615-9570

Bài viết

Throughput Optimization of the ASCON Lightweight Cryptographic Algorithm on IoT Devices

DOI: 10.54654/isj.v3i26.1172
Từ khóaIoTASCONAEADmật mã hạng nhẹ

Tóm tắt

ASCON là một thuật toán mã hóa hạng nhẹ được NIST chuẩn hóa để bảo mật trong môi trường IoT hạn chế tài nguyên. Nghiên cứu này, trình bày việc triển khai ASCON-128a trong một kiến trúc IoT thực tế, trong đó ESP32 đóng vai trò là bộ vi điều khiển trung tâm tại IoT node và Raspberry Pi 4 là bộ vi điều khiển trung tâm tại IoT gateway. ESP32 được chọn nhờ khả năng hoạt động tiết kiệm năng lượng, tích hợp giao tiếp không dây và phù hợp cho xử lý biên nhúng. Trong khi đó, Raspberry Pi 4 được chọn để đáp ứng nhu cầu tính toán cao hơn và tổng hợp dữ liệu tại biên mạng. Để cải thiện hiệu suất, các chiến lược tối ưu hóa như điều chỉnh tần số CPU, thực thi IRAM, song song hóa lõi kép và làm nóng bộ nhớ đệm đã được áp dụng trên ESP32, cùng với ổn định tần số và làm nóng bộ nhớ đệm trên Raspberry Pi 4. Kết quả thực nghiệm cho thấy ESP32 đạt thông lượng mã hóa 2,42 MB/s, trong khi Raspberry Pi 4 đạt 124 MB/s. Những kết quả này, xác nhận ASCON-128a là một giải pháp mã hóa hiệu quả và an toàn cho các hệ thống IoT không đồng nhất.

Lượt tải theo tháng

0346812/2501/2602/2603/2604/2605/26

Di chuột vào cột để xem số lượt tải.

Cách trích dẫn

Chu Thị Ngọc Quỳnh, Nguyễn Thanh Ngọc, Lê Thị Ninh, Phạm Thị Thúy An (2025). Throughput Optimization of the ASCON Lightweight Cryptographic Algorithm on IoT Devices. Tạp chí Khoa học và Công nghệ trong lĩnh vực An toàn thông tin, 3(26), 92-99. https://doi.org/10.54654/isj.v3i26.1172

Tài liệu tham khảo

  1. 1.C. Dobraunig, M. Eichlseder, F. Mendel, M. Schläffer, “Ascon Status Update (Finalist)”, NIST LWC Workshop, 2021.
  2. 2.A. Sarasa Laborda et al., “Study About the Performance of Ascon in Arduino Devices, Applied Sciences”, MDPI, 2025.
  3. 3.G. Cagua, V. Gauthier-Umaña, C. Lozano-Garzon, “Implementation and Performance of Lightweight Authentication Encryption ASCON on IoT Devices”, IEEE Access, 2025.
  4. 4.NIST, “NIST Special Publication 800-232: Recommendation for the Ascon Family of Lightweight Cryptography Algorithms”, National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD, 2023. [Online]. Available: https://csrc.nist.gov/pubs/sp/800/232/final.
  5. 5.P. Q. Tri, N. N. Son và C. V. Kien, “Thiết kế mô hình thí nghiệm IoT ứng dụng trong giảng dạy bậc đại học”, Tạp chí khoa học và công nghệ, số 45A, 2020.
  6. 6.Espressif, “memory types”, 2025, Access time:14/9/2025, . https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/en/stable/esp32/api-guides/memory-types.html.
  7. 7.Espressif, “FreeRTOS overview”, 2025, Access time: 14/9/2025 . https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/en/stable/esp32/api-reference/system/freertos.html.
  8. 8.Ascon, “Software reference implementations”, 2025, Access time: 10/9/2025, Ascon – Implementations.
  9. 9.S. Arjun, “How to safely overclock Raspberry Pi 4”, 2025, Access time: 10/9/2025, How to Safely Overclock Raspberry Pi 4 in 2022 [Guide] | Beebom.
  10. 10.Rweather, “Lightweight cryptography primitives”, 2021, Access 10/9/2025, Lightweight Cryptography Primitives: Performance on 32-bit platforms.
  11. 11.Oryx-embedded, “Crypto benchmark on ESP32 MCU”, 2023, Access 25/9/2025. https://www.oryx-embedded.com/benchmark/espressif/crypto-esp32.html.
  12. 12.Ky.P. V and Phuc. L. H, “A Secure connection management solution for IPSEC on FPGA”, Journal of Science and Technology on Imfomation Security, no 13, vol 1, pp 3-11, 1-2022, DOI: https://doi.org/10.54654/isj.v1i13.142.
  13. 13.Huy. T. Q, Bac. D. T, Trinh. B. D, Linh. L. T. K, Hao. H. L. H and D. Phan. D. P, “Proposed optimized, hardware, implementation, for the S-Box of the PRESENT algorithm using combinational logic circuits”, Journal of Science and Technology on Infomation Security, no 3, vol 23, 43-52, 12-2024, DOI: https://doi.org/10.54654/isj.v3i23.1070.

Bài viết liên quan