Hệ mật Thời gian
thiết lập khĩa
Thời gian thiết lập IV
Tốc độ mã hĩa
Luồng dài Luồng 40
bytes
Grain V0 29.27 73408.44 3729.79 5545.83
Grain V1 31.14 1498.23 57.31 102.95
Grain-128 38.89 1098.61 31.16 70.30
Cĩ thể thấy Grain-128 cĩ sự vượt trội về tốc độ tính tốn, và hiệu quả phần cứng cao nhất trong họ Grain.
2.5.2. So sánh Grain với một số hệ mã hĩa nhẹ khác
Khi thiết kế một hệ mật mã, người thiết kế cần phải tập trung vào một số điểm đặc biệt của giải thuật. Khơng thể thực hiện một thiết kế hồn hảo, đáp ứng được tất cả các mong muốn của một hệ mật mã như đáp ứng được tất cả các độ dài bản rõ, tất cả các ứng dụng, tất cả các hạn chế về bộ nhớ… Grain được thiết kế cho một phần cứng rất nhỏ, sử dụng ít cổng nhất cĩ thể trong khi vẫn đáp ứng được an ninh cao. Hệ mật này được sử dụng trong mơi trường cĩ cổng đếm, điện năng tiêu thụ, bộ nhớ cần thiết là rất nhỏ. Ngồi ra Grain vẫn cĩ thể được sử dụng trong phần mềm nĩi chung nếu thực hiện tăng tốc độ cho nĩ. Nhưng việc so sánh hiệu suất của Grain trong các ứng dụng phần mềm là khơng cĩ ý nghĩa. Luận văn chỉ so sánh hiệu suất của Grain với một số giải thuật khác trong việc ứng dụng vào phần cứng.
Thuật tốn này cho phép thực hiện song song 16 mã hĩa khác nhau, cho phép triển khai nhanh hơn, với chi phí sử dụng ít hơn nhưng đem lại hiệu quả cao hơn. Tính hiệu quả của phần cứng là tỷ lệ thơng lượng với điện tích sử dụng trong thuật tốn. Nhìn vào bảng thống kê dưới, ta cĩ thể thấy thuật tốn Grain cĩ tính hiệu quả phần cứng cao hơn Trivium (77.28 > 38.48).
Hệ mật Số bit khĩa Số bit khối Chu kỳ xung nhịp trên một khối Thơng lượng ở 100 MHz (Kbps) Xử lý logic (µm) Diện tích (GEs) Mã khối PRESENT 80 64 32 200 0,18 1.570 HIGHT 128 64 34 188 0,25 3.048 mCrypton 96 64 13 492 0,13 2.681 Mã dịng Trivium 80 1 1 100 0,13 2.599 Grain 80 1 1 100 0,13 1.294
Với kích thước khĩa là 80 bits và kích thước IV là 64 bits, các cuộc tấn cơng vào hệ mã này để tìm kiếm chìa khĩa đầy đủ cần cĩ yêu cầu phức tạp tính tốn khơng thấp hơn 280.
Trong phiên bản gốc v0, tác giả khẳng định: “Grain cung cấp một bảo mật cao hơn so với một số thuật tốn mã hĩa cũng được biết đến khác, dự định sẽ được sử dụng trong các ứng dụng phần cứng. Ví dụ như trong mã hĩa của E0 được sử dụng trong Bluetoot và A5/1 sử dụng trog GSM. So với E0 và A5/1, Grain cung cấp sự bảo mật cao hơn trong khi yêu cầu một phần cứng nhỏ hơn”. Ví dụ một cuộc tấn cơng chống lại E0 [24] địi hỏi sự phức tạp tính tốn của 240 và 235 khung hình độ dài 2745
bits. Tuy nhiên để xác định 80 bits của khĩa Grain, cần đến sự phức tạp tính tốn 243
và 238 bits khĩa dịng trong cuộc tấn cơng phục hồi khĩa [1].
Trong phiên bản sửa đổi Grain v1, chức năng lọc nhỏ, chỉ cần 5 biến và 12 phi tuyến nhưng vẫn đạt được hiệu quả cao nhờ sự bù đắp bởi một trong các yếu tố đầu vào (7 bits tuyến tính) được lấy từ NFSR.
So với các thuật tốn mã hĩa dịng nhẹ khác, Grain cũng cĩ ưu thế hơn trong thơng lượng, hiệu suất sử dụng, phù hợp với các ứng dụng sử dụng WLAN, RFID/WSN. Thực nghiệm của Good, T., & Benaissa, M [17] đã chỉ rõ điều này.
Hình 2-6: Hiệu suất của các giải thuật mật mã dịng nhẹ đối với mạng Wireless-LAN 10Mbps