Security analysis of NIST-LWC contest finalists

Abstract

Traditional cryptographic standards are designed with a desktop and server environment in mind, so, with the relatively recent proliferation of small, resource constrained devices in the Internet of Things, sensor networks, embedded systems, and more, there has been a call for lightweight cryptographic standards with security, performance and resource requirements tailored for the highly-constrained environments these devices find themselves in. In 2015 the National Institute of Standards and Technology began a Standardization Process in order to select one or more Lightweight Cryptographic algorithms. Out of the original 57 submissions ten finalists remain, with ASCON and Romulus being among the most scrutinized out of them. In this dissertation I will introduce some concepts required for easy understanding of the body of work, do an up-to-date revision on the current situation on the standardization process from a security and performance standpoint, a description of ASCON and Romulus, and new best known analysis, and a comparison of the two, with their advantages, drawbacks, and unique traits.

Os padrões criptográficos tradicionais foram elaborados com um ambiente de computador e servidor em mente. Com a proliferação de dispositivos de pequenas dimensões tanto na Internet of Things, redes de sensores e sistemas embutidos, apareceu uma necessidade para se definir padrões para algoritmos de criptografia leve, com prioridades de segurança, performance e gasto de recursos equilibrados para os ambientes altamente limitados em que estes dispositivos operam. Em 2015 o National Institute of Standards and Technology lançou um processo de estandardização com o objectivo de escolher um ou mais algoritmos de criptografia leve. Das cinquenta e sete candidaturas originais sobram apenas dez finalistas, sendo ASCON e Romulus dois desses finalistas mais examinados. Nesta dissertação irei introduzir alguns conceitos necessários para uma fácil compreensão do corpo deste trabalho, assim como uma revisão atualizada da situação atual do processo de estandardização de um ponto de vista tanto de segurança como de performance, uma descrição do ASCON e do Romulus assim como as suas melhores análises recentes e uma comparação entre os dois, frisando as suas vantagens, desvantagens e aspectos únicos.