Cryptography on Computationally Limited Devices

Diplomová práce se zaměřuje na kryptografické prostředky zařízení s nižším výpočetním výkonem a na vzájemnou autentizaci uživatele a serveru pomocí smart karty. V první části této diplomové práce je vysvětlena obecná kryptografie, kryptografická primitiva, kryptografické cíle, bezpečnostní modely a kryptografické prostředky na zařízeních s nižším výpočetním výkonem. Druhá část práce je zaměřena na druhy zařízení s nižším výpočetním výkonem jako jsou RFID tagy, technologie NFC, mikrokontroléry a smart karty, do kterých patří .NET karty, java karty, MIFARE karty. Praktická část práce se zabývá srovnáním vybraných zařízení s nižším výpočetním výkonem a změřením časové a výkonové náročnosti na smart kartě Gemalto .NET Smart Card V2+ pomocí speciálně navržené aplikace pro šifrování a dešifrování pomocí různých kryptografických algoritmů. Dále rozebírá a objasňuje tři pokročilá autentizační schémata vhodná pro vzájemnou autentizaci uživatele a vzdáleného serveru s pomocí smart karty. Z postupů těchto autentizačních schémat vychází návrh nového autentizačního schématu, které se snaží eliminovat svým návrhem možné bezpečnostní útoky a zároveň zůstat efektivní. Autentizační schémata včetně navrhovaného schématu byla implementována na smart kartu Gemalto .NET Smart Card V2+. Pro všechna čtyři autentizační schémata je dále naprogramována aplikace pro otestování časové náročnosti daných schémat při autentizaci uživatele a serveru s pomocí smart karty.The thesis focuses on cryptographic algorithms of low performance devices, and mutual authentication of authentication server and user using smart cards. In the first part of this thesis the cryptography, cryptographic primitives, cryptographic goals, security models and cryptographic algorithms of low performance devices are presented. The second part focuses on low performance devices as RFID tags, NFC technology, microcontrollers and smart cards (.NET cards, java cards, MIFARE cards). The practical part deals with the comparison of chosen low performance devices and measure the time required for encryption and decryption using different cryptographic algorithms on Gemalto .NET Smart Card V2+. This thesis describes and explains the three authentication schemes for mutual authentication of remote server and user using smart cards. The new authentication scheme, which is based on the second related scheme, attempts to eliminate possible security attacks and keeps efficiency. For all four authentication schemes the application is implemented to test required time for authentication of server and user using smart cards.