Pada masa ini, skim piawaian enkripsi termaju (AES) telah digunakan oleh
hampir kesemua piawaian Institut Jurutera Elektrik dan Elektronik (IEEE) untuk
melindungi penghantaran data peranti mudah alih spesifik dalam rangkaian perkara
internet (IoT). Walau bagaimanapun, skim ini memerlukan pelantar berpengiraan dan
memori yang tinggi untuk menyokong proses enkripsi dan dekripsi yang mungkin
tidak wujud dalam kesemua peranti terpasang IoT. Untuk mengatasi masalah ini,
kerja penyelidikan ini telah mencadangkan skim kriptografi alternatif dengan
penambahbaikan kuasa-daya pemprosesan dan pengurangan penggunaan perkakasan
untuk dipertimbangkan sebagai pengganti AES sedia ada. Berdasarkan analisis
prestasi dalam kalangan skim kriptografi simetri, skim AES-128 dan Blowfish telah
dipilih untuk dipertingkatkan dan dibangunkan berdasarkan teknologi tatasusunan
get boleh aturcara medan (FPGA) Zynq-7000 dengan menggunakan tiga teknik reka
bentuk iaitu teknik selari, talian paip dan memori (P2M). Pada tahap perisian,
penemuan menunjukkan reka bentuk Blowfish yang dicadangkan mempunyai
prestasi yang lebih baik dengan penggunaan kepingan dan kuasa menurun masingmasing
sebanyak 45.3% dan 94%, dan nilai daya pemprosesan berganda telah
dijanakan jika dibandingkan dengan reka bentuk AES-128 yang dicadangkan.
Walaupun begitu, reka bentuk AES-128 yang dicadangkan telah meningkatkan daya
pemprosesan sebanyak 22% dan mengurangkan penggunaan kuasa kepada 56%
dengan penggunaan kepingan sebanyak 46.8% jika dibandingkan dengan reka bentuk
AES dari kajian terdahulu. Pada tahap perkakasan, Blowfish yang dicadangkan
diteruskan untuk dilaksanakan dan disahkan ke atas pelantar FPGA ZedBoard dan
Zynq-7000 AP SoC ZC702 yang beroperasi pada piawaian ZigBee 2.4 GHz melalui
XBee-PRO ZigBee XBP24CZ7PIT-004 untuk penghantaran data masa nyata. Dua
pelantar radio berdasarkan FPGA telah digunakan sebagai penghantar dan penerima
untuk membentuk komunikasi dua-hala dan diukur pada persekitaran dalaman bukan
garis penglihatan (NLOS) berdasarkan topologi titik ke titik (P2P) dalam rangkaian
kawasan peribadi tanpa wayar (WPAN). Keputusan prestasi menunjukkan bahawa
sistem radio Blowfish P2M yang dicadangkan mempunyai kualiti yang bagus dalam
penghantaran data wayarles dengan BER bernilai 6.25x10-3, kekuatan isyarat
maksimum -34.58 dBm dan jarak komunikasi maksimum 61 m pada 10 dBm tahap
kuasa frekuensi radio (RF) penghantar. Penambahbaikan dalam analisis prestasi
sama ada pada tahap perisian atau perkakasan yang ditunjukkan oleh Blowfish P2M
yang dicadangkan telah mengesahkan bahawa reka bentuk ini mempunyai kebolehan
untuk menggantikan skim AES sedia ada dalam peranti mudah alih untuk aplikasi
IoT.
_______________________________________________________________________
Currently, the advanced encryption standard (AES) scheme is employed by
most of the Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE) standards to
secure the data transmission of mobile devices specifically in internet of things (IoT)
network. However, this scheme requires high compute platform and memory to
support the encryption or decryption process which may not exist in all IoT-attached
devices. In order to overcome this issue, this research work proposed an alternative
cryptography scheme with improved power-throughput and reduced hardware
utilization to be considered as a replacement to the existing AES. Based on the
performance analysis among the symmetric cryptography schemes, the AES-128 and
Blowfish schemes have been chosen to be enhanced and developed based on Zynq-
7000 field programmable gate array (FPGA) technology by using three design
techniques comprised of parallel, pipelined and memory (P2M) techniques. At
software level, the findings showed that the proposed Blowfish design had better
performance with slices occupied and power consumption decreased by 45.3% and
94% respectively, and double throughput value was generated if compared to the
proposed AES-128 design. Despite of these, the proposed AES-128 design increased
the throughput by 22% and reduced the power consumed to 56% with 46.8% slices
usage compared to the AES designs from previous studies. At hardware level, the
proposed Blowfish design continued to be implemented and validated on ZedBoard
and Zynq7000 AP SoC ZC702 FPGA platforms operated at 2.4 GHz ZigBee
standard via XBee-PRO ZigBee through-hole XBP24CZ7PIT-004 for real-time data
transmission. Two FPGA-based radio platforms were used as transmitter and
receiver to form a two-way communication and measured in non-line-of-sight
(NLOS) indoor environment based on point-to-point (P2P) topology within wireless
personal area network (WPAN). The performance results indicated that the proposed
P2M Blowfish radio system possessed a good quality in wireless data transmission
with the bit-error-rate (BER) of 6.25x10-3, maximum signal strength of -34.58 dBm
and maximum communication range of 61 m at 10 dBm transmitter radio frequency
(RF) power level. The improvement in performance analysis either in the software or
hardware level shown by the proposed P2M Blowfish has confirmed that this design
has the ability to replace the existing AES scheme in mobile devices for the IoT
application.
Parallel-pipelined-memory (p2m) of blowfish fpga-based radio system with improved power-throughput for secure zigbee transmission_Rafidah Ahmad_E3_2020_MYMY