بررسی جامع توابع هش سبک وزن در اینترنت اشیاء از استانداردها تا طراحی های نوین سخت افزاری و تحلیل امنیت

با گسترش روزافزون اینترنت اشیاء و استقرار تجهیزات با منابع محدود نظیر برچسب های RFID و شبکه های حسگر بی سیم، چالش های امنیتی نوینی پدیدار شده است. الگوریتم های رمزنگاری استاندارد مانند SHA-۲۵۶ و SHA-۳ که برای سیستم های قدرتمند طراحی شده اند به دلیل نیاز بالا به توان پردازشی، حافظه و انرژی، کارایی لازم را در این محیط های محدود ندارند. این مقاله به بررسی جامع و تحلیلی توابع هش سبک وزن می پردازد و سیر تحول آن ها را از استانداردهای NIST و ISO تا طراحی های نوین سخت افزاری سال ۲۰۲۵ دنبال می کند. در این راستا معماری های بنیادین شامل ساختارهای مبتنی بر سایفر مانند Davies-Meyer و ساختارهای اسفنجی مورد ارزیابی قرار گرفته و بر اساس معیارهای سخت افزاری نظیر سطح اشغال شده، توان عملیاتی و شاخص شایستگی مقایسه می شوند. تمرکز ویژه این پژوهش بر تحلیل دو الگوریتم نوین MicroCrypt و ۱۲۸-LWH است. یافته ها نشان می دهد که الگوریتم MicroCrypt با بهینه سازی عملیات بیتی، موفق به کاهش ۳۵ درصدی مصرف انرژی و ۴۰ درصدی زمان پردازش نسبت به توابع متداول شده و با ارائه سطح امنیت ۲۵۶ بیتی مقاومت پساکوانتومی را تضمین می کند. از سوی دیگر الگوریتم ۱۲۸-LWH با بهره گیری از ساختار اسفنجی دو لایه و تابع پیش پردازش G ضمن حفظ فشردگی سخت افزاری حدود ۲۵۲۵ گیت، مقاومت بسیار بالایی در برابر تحلیل های جبری با حل کننده های SAT از خود نشان می دهد. نتایج این مطالعه اثبات می کند که هیچ راهکار واحدی برای تمام کاربردهای اینترنت اشیاء وجود ندارد؛ ساختارهای اسفنجی برای کاربردهای فوق محدود (کلاس ۰) و الگوریتم های مقاوم در برابر انرژی و کوانتوم برای زیرساخت های حیاتی (کلاس ۲) پیشنهاد می شوند.

کلیدواژه ها:

اینترنت اشیاء ، توابع هش سبک وزن ، ساختار اسفنجی ، تحلیل امنیت ، سخت افزاری ، مقاومت پساکوانتومی