Encryption implementations for wireless local area network

Abstract

This thesis describes the hardware implementations of Improved Wired Equivalent Privacy (IWEP), RC4, and Triple Data Encryption Standard (3DES) encryption algorithms for a multimedia WLAN called TUTWLAN. For discovering the best-suited implementation methods, different design approaches are analyzed and trade-offs between performance and chip area are made. In addition to the hardware design, Transport Triggered Architectures (TTA) are studied in order to find an efficient special-purpose processor architecture supporting the algorithms. The performances of the hardware and TTA implementations are analyzed and compared to those of commercial microprocessors.As a conclusion, IWEP and 3DES are found well-suited for hardware implementation and significant improvement in throughput compared to software implementation is obtained. On the other hand, for RC4 no substantial gain is achieved in full-hardware design. TTAs are proved to perform equal or even better than commercial processors at far lower cost. In addition, ideas for further TTA development are derived from the hardware designs of the algorithms.

Diplomityö esittelee TUTWLAN-nimistä langatonta multimedialähiverkkoa varten tehdytImproved Wired Equivalent Privacy (IWEP) -, RC4- ja Triple Data Encryption Standard(3DES) -salausalgoritmien laitteistototeutukset. Parhaiten soveltuvien toteutusten selvittämiseksi työssä analysoidaan erilaisia toteutustapoja sekä tehdään kompromisseja nopeuden ja pinta-alan välillä. Laitteistototeutusten lisäksi Transport Triggered Architecture (TTA) -prosessoriarkkitehtuuria tutkitaan tehokkaan prosessorituen löytämiseksi algoritmeille. Sekä laitteisto- että TTA-toteutusten suorituskykyä verrataan kaupallisten prosessorien suorituskykyyn. Tutkimuksen tuloksena IWEP- ja 3DES-algoritmien havaittiin soveltuvan hyvin laitteistototeutuksiin ja ohjelmistolla saavutettua suoritustasoa saatiin parannettua huomattavasti. Sitä vastoin RC4:n suoritus ei merkittävästi nopeutunut. TTA-prosessorien suorituskyvyn todettiin olevan parempi kuin kaupallisten prosessorien, vieläpä paljon pienemmin kustannuksin. Lisäksi laitteistototeutusten perusteella saatiin ideoita algoritmien TTA-toteutusten jatkokehitystä varten. /Kir10