Performance Evaluation of Symmetric Cryptographic Algorithms in resource constrained hardware for Wireless Sensor Networks.

Authors

  • Juan Carlos Gonzalez-Arango Instituto Tecnológico Metropolitano
  • Diana Catalina Ocampo-Munera Instituto Tecnológico Metropolitano
  • Luis Fernando Castano-Londono Instituto Tecnológico Metropolitano https://orcid.org/0000-0002-6083-3018
  • German David Goez-Sanchez Instituto Tecnológico Metropolitano
  • Ricardo Andrés Velasquez-Velez Universidad de Antioquia https://orcid.org/0000-0002-7787-2275

Keywords:

Symmetric cryptographic algorithms, power consumption, Wireless Sensor Networks, resource constrained hardware

Abstract

Wireless sensor networks (WSN) allow to exchange information and to take immediate and remote actions in natural, industrial, military or domestic environment systems. These networks are vulnerable to cyber-attacks, hence, they are vulnerable to being intercepted, interrupted or modified. However, for the last twenty years, the amount of information exchanged through communication networks around the world has considerably increased and thus its vulnerability. As a result, encryption algorithms are fundamental to protect information. In this context, security, performance and energy consumption become a paramount design factor for an engineer when designing and implementing WSN’s. It is not an easy task to reach an optimal balance between these factors. In this paper, we evaluate three well-known symmetric encryption algorithms in an embedded development platform: the ARDUINO MEGA 2560. Our experiment measures the algorithm’s encryption average execution time and energy consumption. Additionally, we measure the impact of the channels of a small wireless sensor network with two nodes. The evaluation demonstrates the feasibility of implementing cryptographic algorithms in devices with limited resources such as memory, computing power and life span (energy consumption). Furthermore, the low impact on the network channels when comparing unencrypted communication vs encrypted communication evidence the potential of symmetric encryption algorithms.

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Author Biographies

Juan Carlos Gonzalez-Arango, Instituto Tecnológico Metropolitano

Tecnólogo en Telecomunicaciones e Ingeniero de Telecomunicaciones del Instituto Tecnológico Metropolitano, Medellin, Colombia.

Diana Catalina Ocampo-Munera, Instituto Tecnológico Metropolitano

Tecnólogo en Telecomunicaciones e Ingeniero de Telecomunicaciones del Instituto Tecnológico Metropolitano, Medellin, Colombia.

Luis Fernando Castano-Londono, Instituto Tecnológico Metropolitano

Ingeniero Electrónico y MSc en Ingeniería-Automatización Industrial de la Universidad Nacional de Colombia Sede Manizales. Actualmente es candidato a Doctor en Ingeniería - Automática en la misma universidad. Se desempeña como docente del Departamento de Electrónica y Telecomunicaciones de la Facultad de Ingeniería del Instituto Tecnológico Metropolitano e investigador del Grupo Automática, Electrónica y Ciencias Computacionales. Su área de actuación es el diseño digital, particularmente el diseño de sistemas embebidos y sistemas heterogéneos basados en FPGA.

German David Goez-Sanchez, Instituto Tecnológico Metropolitano

Ingeniero de Telecomunicaciones Instituto Tecnológico Metropolitano ITM, MSc en Automatización y Control Industrial del ITM. Actualmente se desempeña como Docente del Departamento de Electrónica y Telecomunicaciones de la Facultad de Ingeniería e investigador del Grupo Automática y Electrónica y Ciencias Computacionales.

Ricardo Andrés Velasquez-Velez, Universidad de Antioquia

Ingeniero calificado en las áreas de Ingeniería Electrónica y Ciencias de la Computación, con experiencia en investigación a nivel nacional en la Universidad de Antioquia y el Instituto Tecnológico Metropolitano. A nivel internacional ha participado en diferentes grupos de investigación de Alemania, Francia y Suiza. Su trabajo en estos grupos ha sido realizado en las áreas de diseño de sistemas embebidos, modelos de programación paralelos y arquitectura de computadores.

Published

2021-04-12

How to Cite

Gonzalez-Arango, J. C., Ocampo-Munera, D. C., Castano-Londono, L. F., Goez-Sanchez, G. D., & Velasquez-Velez, R. A. (2021). Performance Evaluation of Symmetric Cryptographic Algorithms in resource constrained hardware for Wireless Sensor Networks. IEEE Latin America Transactions, 19(10), 1632–1639. Retrieved from https://latamt.ieeer9.org/index.php/transactions/article/view/2975