ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΕΣ ΕΡΓΑΣΙΕΣ

Transcript

1 Τμήμα Μηχανικών Η/Υ & Πληροφορικής Computer Engineering & Informatics Department (CEID) ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΕΣ ΕΡΓΑΣΙΕΣ Ακαδημαϊκό Έτος (Τελευταία Ανανέωση: 20/11/2017) Ερευνητική Ομάδα «ΣΚΥΤΑΛΗ» Υπεύθυνος: Νικόλαος Σκλάβος, Αναπληρωτής Καθηγητής nsklavos ΑΤ ceid DΟΤ upatras DΟΤ gr Τηλ.: Διαδικτυακός τόπος : Πάτρα,

2 Πληροφορίες Στο παρών ενημερωτικό φυλλάδιο μπορείτε να βρείτε πληροφορίες αναφορικά με τις θεματικές περιοχές για εκπόνηση διπλωματικών εργασιών, για το ακαδημαϊκό έτος Οι ακριβείς τίτλοι των διπλωματικών εργασιών θα διαμορφωθούν με την εκδήλωση ενδιαφέροντος σας και κατόπιν ενημέρωσης και συνεργασίας μαζί σας. Όσοι από εσάς ενδιαφέρεστε για τα συγκεκριμένα θέματα, θα πρέπει να προσέλθετε στις ώρες γραφείου*, ή κατόπιν συνεννόησης με ηλεκτρονικό μήνυμα για κάποια άλλη ημέρα και ώρα, εάν δεν σας διευκολύνουν οι συγκεκριμένες, για ενημέρωση, περαιτέρω πληροφορίες, κα. Σημαντικές είναι οι γνώσεις σε Ενσωματωμένα Συστήματα, Σχεδιασμό Συστημάτων VLSI και Μικροϋπολογιστές, ανάλογα με την θεματική περιοχή της διπλωματικής εργασίας κάθε φορά. Για ορισμένες θεματικές περιοχές διπλωματικών εργασιών, εφόσον το επιθυμείτε, δίνεται και η δυνατότητα για συνεργασία με Πανεπιστήμια του εξωτερικού, για πιθανή επίσκεψη, παραμονή για συνεργασία, με δυνατότητα κάλυψης των εξόδων της επίσκεψης. Για την εκπόνηση των διπλωματικών εργασιών, ισχύει ο αντίστοιχος κανονισμός του Τμήματος Μηχανικών Η/Υ & Πληροφορικής, σε κάθε περίπτωση. Καλή Επιτυχία! Νικόλαος Σκλάβος, Αναπληρωτής Καθηγητής *: Β Κτίριο, 2 ος Όροφος, Γραφείο Β202, (αναλυτικό χάρτη των χώρων του Τμήματος, μπορείτε να βρείτε στο διαδικτυακό τόπο του Τμήματος CEID) II

3 Θεματική Περιοχή 1: «Τεχνολογίες & Εφαρμογές του Διαδικτύου των Πραγμάτων (Internet of Things IoT)» Η θεματική αυτή περιοχή επικεντρώνεται στις χρήσεις των τεχνολογιών του διαδικτύου των πραγμάτων (Internet of Things - IoT), για την ανάπτυξη εφαρμογών στις επιστημονικές περιοχές Science, Technology, Engineering & Mathematics (STEM). Επιπρόσθετος στόχος είναι η σχεδίαση εργαλείων, που μπορούν να προάγουν καινοτόμες εκπαιδευτικές υπηρεσίες και τεχνολογίες αιχμής. Αναλυτικότερα, θα χρησιμοποιηθούν σύγχρονες πλατφόρμες υλικού/λογισμικού του διαδικτύου των πραγμάτων (Internet of Things - IoT), με βάση σύγχρονες τεχνολογίες Arduino / Μικροεπεξεργαστών, οι οποίες υποστηρίζονται από διαφορετικές κατηγορίες περιφερειακών και αισθητήρων όπως θερμοκρασίας, υγρασίας, ανίχνευσης παρουσίας/κίνησης, πίεσης/βάρους, κατανάλωση ενέργειας, μόλυνσης του αέρα κα. Θεματική Περιοχή 2: «Φυσικές μη κλωνοποιήσιμες συναρτήσεις για τον ακριβή προσδιορισμό διατάξεων ασφαλείας» Οι φυσικές μη κλωνοποιήσιμες συναρτήσεις (Physical Unclonable Functions-PUFs) αποτελούν συστατικά στοιχεία διατάξεων υλικού, οι οποίες παρουσιάζουν ιδιότητες εγγενούς μοναδικότητας και μη κλωνοποίησης. Μπορούν να εφαρμοστούν, σε ένα μεγάλο πλήθος σύγχρονων εφαρμογών. Τα φυσικά χαρακτηριστικά των στοιχείων αυτών, μπορούν να προσδιορίσουν με μοναδικό τρόπο διατάξεις, ως αποτέλεσμα της λειτουργίας των συναρτήσεων της κατηγορίας αυτής. Το στοιχείο αυτό, δίνει μια ξεχωριστή δυνατότητα στις συναρτήσεις αυτές και επιτρέπει να χρησιμοποιείται η έξοδος τους, ως μοναδικό στοιχείο αναγνώρισης. Η μη δυνατότητα κλωνοποίησης της συμπεριφοράς των PUFs, συντελεί στη χρήση τους ως εργαλεία σε μεθοδολογίες, μηχανισμούς και πρωτόκολλα πιστοποίησης, διατάξεων υλικού. Η θεματική αυτή περιοχή επικεντρώνεται στη μελέτη των ιδιοτήτων, στις παραμέτρους και στο κόστος υλοποίησης των διαφορετικών PUFs, καθώς και στον πιθανό σχεδιασμό, νέων καινοτόμων αρχιτεκτονικών. III

4 Θεματική Περιοχή 3: «Ανίχνευση - Προσδιορισμός Ιομορφικού Υλικού και Δούρειων Ίππων, Ψηφιακών Κυκλωμάτων και Συστημάτων» Σε πολλές περιπτώσεις η ελαχιστοποίηση του κόστους παραγωγής ψηφιακών συστημάτων έχει οδηγήσει στην κατασκευή ολοκληρωμένων κυκλωμάτων, τα οποία καθίστανται ευάλωτα σε κινδύνους αναφορικά με την ασφάλεια, τις λειτουργικές αλλαγές, τη διαρροή πληροφοριών ή ακόμη και καταστροφικές-αποτυχημένες λειτουργίες των συστημάτων, κάτω από συγκεκριμένες συνθήκες. Οι απειλές που εγείρονται κάθε αφορά, από ιομορφικού υλικό ή από δούρειους ίππους σε ολοκληρωμένα κυκλώματα, αποτελούν μία από τις πιο σύγχρονες και μελλοντικές μεθόδους απειλών και αποτελεσματικό τρόπο επιθέσεων και δόλιων ενεργειών. Βασικός στόχος είναι η ανεύρεση μηχανισμών ανίχνευσης ιομορφικού υλικού και δούρειων ίππων, για τη διασφάλιση ενός αξιόπιστου περιβάλλοντος λειτουργίας των διατάξεων υλικού. Αριθμός Διαθέσιμων Θεμάτων Διπλωματικών: 1 Θεματική Περιοχή 4: «Διατάξεις Επαναπροσδιοριζόμενης Λειτουργίας για Μηχανισμούς Ασφαλείας» Οι προηγμένες τεχνολογίες των πρόσφατων εμπορικά διαθέσιμων προγραμματιζόμων διατάξεων επαναπροσδιοριζόμενης λογικής, Field Programmable Gate Arrays (FPGAs), επιτρέπουν χαρακτηριστικά επαναπροσδιοριζόμενων λειτουργιών των κυκλωμάτων, τμηματικά ή εξ ολοκλήρου. Αναπτύσσοντας τεχνικές για την εκμετάλλευση της λειτουργίας των παραπάνω ιδιοτήτων, μπορούν να γίνουν νέες καινοτόμες υλοποιήσεις κυκλωμάτων και συστημάτων κρυπτογραφίας, που υποστηρίζουν τη διόρθωση πιθανής λανθασμένης λειτουργίας τους, κάθε φορά. Αυτή η θεματική περιοχή επικεντρώνεται στην υλοποίηση με τη χρήση διατάξεων FPGAs, λειτουργιών ανίχνευσης και επαναφοράς ορθής λειτουργίας αλγορίθμων, απέναντι σε εξωτερικές επιθέσεις λαθών. IV

5 Θεματική Περιοχή 5: «Σχεδιασμός και Υλοποίηση Συστήματος Ασφαλείας για Συστήματα Επικοινωνίας 5ης Γενιάς» Οι κινητές επικοινωνίες και η ασφάλεια των δεδομένων σε δίκτυα αυτών των τεχνολογιών, αποτελούν σύγχρονες τεχνολογίες αιχμής, ιδιαίτερου ερευνητικού ενδιαφέροντος. Αυτή η θεματική περιοχή έχει ως αντικείμενο, τη μελέτη και το σχεδιασμό ενός σύγχρονου συστήματος ασφαλείας, για κινητές επικοινωνίες 4 ης ή 5 ης γενιάς. Σκοπός της, είναι η ανάπτυξη και ο σχεδιασμός ενός επεξεργαστή, ο οποίος θα υποστηρίζει τις αυξημένες ανάγκες ασφάλειας δεδομένων, τα οποία μεταδίδονται από ένα σύστημα σύγχρονης τεχνολογίας 4 ης ή 5 ης γενιάς: κρυπτογράφηση, πιστοποίηση και ακεραιότητα. Το σύστημα ασφαλείας θα μπορεί να εφαρμοστεί τόσο σε διατάξεις πομπού όσο και δέκτη, καλύπτοντας τις απαιτήσεις των κινητών επικοινωνιών. Ο σχεδιασμός και η υλοποίηση θα βελτιστοποιηθούν ως προς τις κρίσιμες παραμέτρους υλοποίησης: απόδοση, δεσμευμένοι πόροι, ισχύς κα Θεματική Περιοχή 6: «Ανάλυση Απόδοσης Αλγορίθμων Κρυπτογραφίας του Διεθνούς Διαγωνισμού CAESAR για Κρυπτογράφηση Πιστοποίησης» Η θεματική αυτή περιοχή έχει ως βασικό άξονα, την ανάλυση των χαρακτηριστικών λειτουργίας και απόδοσης, αλγορίθμων κρυπτογραφίας που έχουν προταθεί στο διεθνή διαγωνισμό τυποποίησης CAESAR, για κρυπτογράφηση πιστοποίησης. Σκοπός της είναι η ανάλυση και η ανάπτυξη των αλγορίθμων αυτών, στα κύρια κριτήρια σχεδιασμού: security, applicability, robustness, καθώς και ο αναλυτικός προσδιορισμός των χαρακτηριστικών απόδοσης τους. Θα μελετηθούν διαφορετικοί αλγόριθμοι με μεθοδολογίες υλοποίησης, με τη χρήση κατάλληλων εργαλείων και διατάξεων υλικού. Τα αποτελέσματα των παραπάνω κατευθύνσεων θα αποτυπωθούν σε σύγχρονες εφαρμογές κρυπτογραφίας και ασφάλειας δεδομένων. Αριθμός Διαθέσιμων Θεμάτων Διπλωματικών: 1 V

6 Θεματική Περιοχή 7: «Κρυπτανάλυση σε FPGAs: Πλευρικές Επιθέσεις Καναλιού» Οι σχεδιασμοί αλγορίθμων κρυπτογράφησης μετασχηματισμού δεδομένων τμήματος, βασίζονται στο γεγονός ότι η μυστική πληροφορία μεταδίδεται και κωδικοποιείται, από αξιόπιστα υπολογιστικά περιβάλλοντα. Το γεγονός αυτό δεν αποδεικνύεται στην πράξη πάντοτε εφικτό λόγω της πιθανής διαρροής πληροφοριών μιας εφαρμογής, κατά τη διάρκεια της λειτουργίας της. Οι πλευρικές επιθέσεις καναλιού εκμεταλλεύονται τα δεδομένα της εφαρμογής, με σκοπό την εξαγωγή απόρρητων πληροφοριών, της λειτουργίας της κρυπτογράφησης δεδομένων. Η θεματική αυτή περιοχή επικεντρώνεται στις σύγχρονες τεχνικές κρυπτανάλυσης της κατηγορίας αυτής. Αναλύει τις διάφορες κατηγορίες των πλευρικών επιθέσεων καναλιού και εξετάζει τους τρόπους ανακάλυψης των απόρρητων πληροφοριών, των υλοποιήσεων των αλγορίθμων κρυπτογραφίας, σε διατάξεις FPGAs. Θεματική Περιοχή 8: «Κρυπτογραφία και Ασφάλεια: Διαδίκτυο των Πραγμάτων (Internet of Things IoT)» Η θεματική αυτή περιοχή επικεντρώνεται στις χρήσεις των τεχνολογιών του διαδικτύου των πραγμάτων (Internet of Things - IoT), για την ανάπτυξη εφαρμογών στις επιστημονικές περιοχές τόσο της κρυπτογραφίας όσο και της ασφάλειας των δεδομένων. Βασικός στόχος είναι η σχεδίαση και υλοποίηση εφαρμογών για τις υπηρεσίες της μυστικότητας, της πιστοποίησης και της ακεραιότητας των δεδομένων. Αναλυτικότερα, θα χρησιμοποιηθούν σύγχρονες πλατφόρμες υλικού/λογισμικού του διαδικτύου των πραγμάτων (Internet of Things - IoT), με βάση σύγχρονες τεχνολογίες Arduino / Μικροεπεξεργαστών, οι οποίες υποστηρίζονται από διαφορετικές κατηγορίες διατάξεων και περιφερειακών. VI