Indonesi an  Journa l  of El ect ri cal Engineer ing  an d  Comp ut er  Scie nce   Vo l.   11 ,  No.   2 ,  A ugus t  201 8 ,   pp .  5 42 ~ 5 48   IS S N: 25 02 - 4752, DO I: 10 .11 591/ijeecs .v1 1.i 2. pp 5 42 - 5 48          542       Journ al h om e page :  http: // ia es core.c om/j ourn als/i ndex. ph p/ij eecs   RF Simu lations f or  AA β   Crypt osystem,  an Asymm etric   Encrypti on Schem e        Sy ed  F arid S ye d Adn an ,  Mo hd Anu ar M at Is a,   Habi bah  Hashim   Inform at ion  Se c urity   and Trusted Infra stru ct ure s   La bor at or y   (InSTIL) ,   Facul t y   of  El e ct r ic a l  Eng ineeri ng ,  Univer si ti Te kn ologi   MA RA ,  S hah  Alam,   Sela n gor,   Mal a y s ia       Art ic le  In f o     ABSTR A CT   Art ic le  history:   Re cei ved   Feb   1,   2018   Re vised A pr 21 , 2 018   Accepte d  Apr 2 7,  2018     Inte rne t  of  Thi n gs  (IoT )  is  a  wa y   of  providi ng  d at a  with  th e  ph y sica l  thi n g   tha t  in te rc onn ecte d  to  the   n et w ork,   which  is  th e  Inte rn et .   The   IoT  devi c es  conne c te d  to  th e  interne t,  broa dca st  of   the  data  to   the  broke r   or  a  serv er ,   bec om es  an  ope n  route   for  attackers  to  gai n  th e   dat a   and  m aki n g  the   data   bec om es  vulne r abl e .   Thus,   the  dat a  coul d  b e   al t ere d  or  spo ofe d  b y   an   at t ac ker   which   l ed  to   sec ur ity   issues  espe cially   on  dat a  int egr ity.  The re for e ,   the   d at a   sec ur ity  col l ecte d  fr om   t he  sensors   is  as  important   as  on  the   serv ers  tha t  eve ntu al l y   b ec om e  the   b ig  d at a .   How eve r,   m ost  sensors   are   l ow  powere d  devi c es  in  te rm   of  CP U,  storage ,   m emor y   and  bat t eri es  that  cr y ptogr aphic  al gorit hm   computat ions  m ight   give   over he ad  to  the   sensors   and  re duce   th e   bat t eri es  ev en  fa ster  tha n  it   i s  suppos ed  t o  be.   Inste ad  of  looki ng  a t   s y m m et ric   enc r ypti on  sch eme,   th is  pape r   tries  to   expl ore   the  c apabili t ie s  of   the   as y m m etric   sche m e  on  re s ourc e  constra in e d  devi c es  comm unic at ions .   Thus,   th is  pap er  pre sen ts  an   RF   comm unic ation  an aly sis   of  a   low  consum pti on  asy m m et r ic   en cr ypti on,   th e  AA β  (AA - Bet a)  tha t  prom ising  to  implement  on  the   IoT  devi c es  to  sec ure   the   IoT  net works .   The   r esult   show s   onl y   14%  si ze   i ncr ea sed  in  ci ph ert ex t  from   pla i nte xt  and  the   R F  sim ula ti on   comm unic at ions   show   a  b et t er  r esult   in  Raspbi a n  OS   en vironme nt  compare   to  windows   environm ent   eve n   th ough  with  sam e   conf igurations.   Ke yw or d s :   In te r net  of Th i ng s   IoT   Encr y ption   Publi c k ey     Copyright   ©   201 8   Instit ut e  o f Ad vanc ed   Engi n ee r ing  and  S cienc e .    Al l   rights re serv ed .   Corres pond in g  Aut h or :   Syed  Fa rid  Sye d Adna n ,    Inform at ion  Se cur it y an d  T r ust ed  I nfrastr uctu res  La borato ry  (InST IL) ,   Faculty  of Elec tric al  Engineer ing ,   Un i ver sit i Te knol og i M ARA ,  Sh a h Alam , S el angor,   Ma la ysi a .   Em a il :  far rid 85@g m ai l.co m       1.   INTROD U CTION   In   t he  w or l d  of   the   I ntern et ,  a  lot  of   ta s ks   has   been   m igrated   to  onli ne  s uch  as  onli ne  ba nk ing ,  onli ne  trans port  booki ng   a nd   e ven   onli ne  sho pp i ng  exp e rience.  A s  we  cha ng e  to wards  an  a utono m ou s  w orl d  wh e re  al l  thing s  are   un ifie d  on   the  internet ,  this   info rm at ion  is   colle ct ed   and   e xch a nge d,   in  a  way  we  are  un i ntentio nally   op e n  to  a dv e rsar ie s  the  li ke li ho ods  of   da ta   vu lne ra ble.   The  at ta ck  c ou l d  be  by  il l egall y  gaining  th e  dat a  or  b y  ta m per ing   t he  data  i ntegr it y  regar dless  of  the d at a  le vel  sig nifican t  or   ty pe  of   t hin gs  ar e   on   t he  inter net .  This  sta te m e nt  co uld   be  suppo rted  by  He wlet t  Packard  (H P )  re searc h  carried  out  by  the  IoT   Re search  stu dy   [1]   wh ic h  fou nd   that  70  pe rc ent  of   I oT  de vi ces  runn i ng   on  un e ncr y pted  ne twork  ser vice s  and  80 p e rce nt of t he devices  elev at ed  up  pri vac y worri es .   In te r net  of  Th ing s  ( IoT)  en ables  interco nnect ed  of  thin gs   eq uipped  with  em bed de d  su c h  as  in   veh ic le s,  house s  an d  eve n  ci ti es  that  al lows  the  thi ng s  aut onom ou sly   sha r e  the  data  on  the  inter net  [ 2] .   In  t he   ye ar  2025,  100  bill ion   I oT  de vices  co nnect ed  is  pro j ect ed  [ 3] .   I oT  a pp li ca ti on   exam ple  are  by  Or ti z  et   al   [4]   that  m easur e  he art  rates  to get her   with  wav e form s.  The  dat a  is  then  tra nsm itted  to  the  web sit e  a nd   da ta base.   Anothe r  e xam ple  is  by  Suba sh ini  et   al .   [ 5]   Io T   ap plica ti on  to   m on it or   t he   cr op s   hum idi ty ,  tem per at ur e ,  li gh t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci     IS S N:  25 02 - 4752       RF   Si mu l atio ns f or   AAβ Cry pt os yst em, a n A symm et ric …   ( Sy ed  F ar id  S ye d Ad nan )   543   and   s oil  m ois ture,  an d  tran sm it te d  to  ser ver  f or  a naly sis  an d  databa se  w hich   ca n  con tr ol  the  growt h  par am et ers.   Howe ver,  the  vu l ner a bili ty   of   the  Th i ngs  is su e  m igh t  aris e  with  t hese  in te rconn ect e d  de vices.  In  a   stud y  by  [ 1] ,  a  la rg e  num ber   of   dev ic es  neg l ect ed  th e  enc ryption   w hile  updating  t he  software  updates  a nd   no   encr y ption i n  c omm un ic at ion   wh il e c onnecti ng to  t he  inte rnet .   As  sta te d  by  R os e  et   al .  [ 3] ,  I oT  op e n  t o  c ha ll eng es  s uc h  as   secu rity   wh e re   IoT  im ple m en ta ti on s  will   encou nter  ne w   and   un i qu e  se cur it y  chall en ge s .  A dd it io nally ,  there  are  se ver al   at ta cks  on  the  sen sor  it sel f  as   m entioned   by  Anwar   et .  al .  [ 6]   su ch  as  rep l ay   at ta ck,     i m p ersonati on  an d  com pr om ise   a tt acks. The re for e,  it   is   a  need   f or   Io T   dev ic es  to  be   trusted  by  use rs  in  orde r  to  pr e ve nt  the  da ta   fr om   be ing   com pr om ise d  i n  any     way  [ 3] .    I n  a nothe r  r esea rc h,  Ma hm ou d  et   al   [7]   sai d  t hat  the  I oT  fr am e work  can  be  at ta cked   at   eac h  la ye r  giv in g rise t o t r e m end ous  secu rit y chall eng e s  and the reb y i t i s cruci al  to  e xa m ine n ew  sec uri ty  r eq uirem e nts.   These  sta te m e nts  are  the n  s uppo rted  in  a   re port  by  on e  of   the  la rg est   lo gi sti cs   com pan y  in  the  w orl d,  the  D HL .   T he  DH L   arti cl e  by   Ma caulay   et   al .  [8]   m entione d  that  a uto m at ion   opport un it ie s  can  be  occ up ie d  by  I oT  wh ic h  l ead  to  secu rity   vu l ner a bili t ie s  an d  it   is  vital   to  e ns ure  I oT   s ecur it y  age nda   by  the  c ollab orat io n  of   in dustry  an d  gove r nm ents .  In te rc onne ct ion   of   I oT  dev i ces  op e ns   a  pa th  for   cy ber c ri m inals,  hack e r s  and  even te rro rist m ay  h arm  the IoT net w ork f or their  own  ag e nd a .   More ov e r,   t o  ge t  t he  Io T  co nn ect ed,   the  thin gs   m us t  be  connecte d  to  the net work.  O ne  th ing   rem ai n s   i m po rtant  is   th e  m ob il it y  of   the  dev ic es   or   thin gs   t o  be   anyw her e   an d  scat te red   a rou nd  the   hom e,  office,  war e hous e   or  even  sc hool  re su lt ed  unsu it a bl e  to  be  c onne ct ed  on  wire d - base d.   Lots  of  wirin g  nee d  t o  util iz e   and   eve n  desig ning  the  wire d  la yout  is  an ot her   c halle nge  t o  co ns i der.  W i reless  te ch no l ogy  co uld   be  a ppli ed  to   the   co nnect ed  thi ngs  to   offe r   the   fle xib i li ty   of   the   thin gs .   This   wi reless  te ch nolo gy  co uld  be   Bl ue too t h  te c hnology,  Ra dio   Fr e quency (RF) ,   WI F I  or  even  with   3G  or  LTE   [ 7]   [ 9] .  H oweve r,  the   desi gn  is  base d  on  the  locat ion ,  di sta nce  and   en erg y  co nsum pt ion   lim it a ti on   for  the  thin gs   wh e n  co nnect ed  to  the  intern et .  RF   cou l d  be  t he  m ai n  play er  i n  Io T   as  m entione d  by  Mc a dam s  [10]   a nd   the  a ut hor   ad vised   to  get  t he  RF   fun dam ental  esp eci al ly  in  desi gn i ng the  wirel ess to p rovide  re li abili ty  to  IoT n et works.      Re centl y,  ther e  hav e  bee n  lots  of   rese arch   done  on   protect ing   t he  I oT  dev ic es  an d  the   com m un ic at ion   of   the  c onne ct ed  dev ic es .  A  heter og e ne ous  sig ncr ypti on  schem e  fo r  the  onli ne  an d  offli ne   app li cat io n  ha s   been   s uggest ed  by  Li  and   Xiong  [ 11] .  The  auth ors  pro po s ed  sec ur e d  channel  betw een  the   sens or   no de  an d  the  In te rn et   wh ic h  was  al s o  able  to  reduc e  the  sensor  no des  cost  in  te r m s   of   energy  and   tim e   t aken   wh il e  integ rati ng   sec ur it y.   Sin gh  e t  al .  [12]   have  desig ne d  an d  im ple m ented  the  sec ur e  MQT T   protoc ols  (S M QTT,  SM QT TSN)  with  ne w  sec ure  publish  c omm an d  “ SP ub li s h ”.   SP ubli sh   pu blishes   encr y pted  data  with  l ig htwei gh t  ECC   te ch ni qu es  t hroug h  op ti m iz ed  par a m et ers  and   c om pu ta ti on   al gorithm s   ov e r  t he  el li ptic  cu rv e   (EC ).  The  a utho rs  ha ve  c om par e d   t heir  sc hem e  an d  the   re su lt s  s how   that  it   is  be tt er  in  te rm s  of   per f or m ance  against  Wang  et   al .  [ 13]   wh ic h  util iz ed  the  Ja va  li brary  f or   a n  asy m m e tric   encr y ption   schem e  i m p le m ented  on   a n  and r oid   base d  phone  cal le d   Attrib ute - Ba sed  Enc ryptio n  (A BE ).   A pa rt  fr om   MQTT  wh ic h  util iz ing   the  TCP  prot oco ls ,  there  is  al s o   Con st raine d  Applic at ion   P r oto c ol  (CoAP )   that  util iz ed  U DP  pro toc ols .   A   re search   that  i ntr oduce d  “ Secu r eSense”   wa s  don e   by   Ra za  e t  al .  in  2017   [ 14 ]   by  integrati ng  the   CoA P  a n d  se cur it y  protoc ol   DLTS  directl y  between   e nd   to  end   (E 2E)  Io T  dev ic es .  They  te ste d  the  “Se cur e Sens e”   on   6L owPAN  ne tworks   side  a nd  their  cl oud  platfo rm   side  nam el y  Sics th Sense   wh ic h  co nclu de s  their  “Secu r eSense”  ti m ing  and   ene rg y  is  tolerable  f or   I oT   app li cat ion s .   These  stud ie s  sh ow  that a l ot  of r es earche rs ha ve pu t a n  e ffo rt to  secu re th e  IoT  for  t he wave s  of IoT.         2.   AA β   CR Y PTO SY STE M   The  fi ndin gs   to  sec ur e  IoT  things  can  be   sy m m e tric   or  asym m e tric   encr y ption   or  e ven   hybri d  schem e.  Thu s ,  this  m otivate s  this  resea rch   t o  ex plo re   the  c om petence  of   a n  asy m m et ric  schem e,  the  AA - Be ta   ( AA β )   sch em e.   AA β  is  an  al te rn at ive  asy m m e tric   crypto  sc hem e  that  was  i ntrod uc ed  by  A riff i n  et   al .     in  20 12  [ 15] .  The  a uthor s  dem on strat ed   e m pirically   that  AA β   e ncr y ptio n  s hows   faste r   runtim e  co m par e  to   oth e r  asy m m e tric   encr y ptio n  sc hem es,  su ch  as  the   Ri ve st  Sh am ir  Ad le m an  (RSA )   and  Ell ipti c  curv e   crypto gr a phy ( ECC ).     Additi on al ly ,  t he  decr y ption  perform ance  was  m entione d  as   fast  a s  R SA   a nd  m arg inall y  be hind   ECC .  I n  their  assessm ent  b y  Ar if fin  et   al .  [16]   ha ve  s hown   t heir  sc he m e  on   Ma ple  13   us i ng   Wi ndows   7  op e rati ng  syst em   and   dem on s trat ed  that  AA β   encr y ption   s pe ed  is  faster  eve n  f or   la r ge  dat a  set s  with  la rge  key  siz es.  The  aut hors  c on ti nue  th ei r  researc h  in  [17]   wh ic h  sho ws  that  AA β  c ould  ha ndle   la rge  m essage  siz e  and  perform s f ast er  than RS A  a nd  ECC  in  Ma ple  13 envir onm ent.    The   AA β   e ncry ption   sc hem e   al go rithm   that  rev eal ed  by   Ar iffi n  et   al .  in  [16]   consi st  of   key   gen e rati on, e nc ryptio n  a nd d e crypti on ca n b e d esc ribe d:      Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci,   Vo l.   11 , N o.   2 ,  A ugust  2018   :    542   –   548   544   2.1  AA β   Key  G enera tion   AA β   key  gen e ra ti on  ste ps  ca n be  descr i bed in  A lg ori thm  1 :     Algori th m  1:  Ke y G ener atio n   f or  AA β     1.   BE GIN   2.   Choose r an dom primes  p an d q wit h  size  o f  n - bit  un ti l                      and                      .   3.   Get a r andom  integer                           4.   Get intege r e s uch th at e. d ≡1 m od pq     Ad d mu lt iple  p.q until                                 ( if  n ecessary)   5.   Get A 1  =           whe re          A 1               6.   Set A 2  =  e   7.   Ret ur n ( n, A 1 , A 2 )  a nd  (p q, d)   8.   END     2.2  AA β   Encr yption   AA β  e ncr y ptio n process  can  be  de fine d   in  A l gorithm  2 :     Algori th m  2:  AA β   Encr yp tio n    1.   BE GIN   2.   Get p l ain te xt   M    3.   Divi de plai ntext  M to get  pla i ntext  pair                     4.   Compu te  cip he rte xt ,                                  5.   Ret ur n ci phert ext , C   6.   END     2.3  AA β   Decr yption   AA β   dec ryptio n  proce dure   is  s how n  in  A l gori thm  3 :     Algori th m  3:  AA β   Decryp ti on   1.   BE GIN   2.   Rea d  ci phert ex t, C   3.      Com pu te                              4.   Compu te                                                             5.   Compu te                                                                6.   Compu te                                                                   7.   Compu te                                                                8.   Loop   Compu te                                       9.   While  cou nter <4   10.   If          >  0,  p ic k th e pair                     11.   Set                    12.                                                                    13.   END     The  AA β   e ncry ption   schem e   ov er view   is  descr i bed   in  F igure  1.   Th e  public  key  ( n,   A 1 ,  A 2 )  are   publicl y  avail able  to  al l  dev i ces.  Alon g  an d  Bus u  are  a n  exam ple  of   two  e ntit ie s  to  est ablish  a  secur e  com m un ic at ion  c hannel.  Along ca n be  d e sc ribe d  as t he  se r ver,  wh il e Bu s u  is t he  Cl ie nt.                Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci     IS S N:  25 02 - 4752       RF   Si mu l atio ns f or   AAβ Cry pt os yst em, a n A symm et ric …   ( Sy ed  F ar id  S ye d Ad nan )   54 5                               Figure  1 .  AA β   Encr y ption       Fo r   the  AA β   de crypti on  sc he m e,  the  proces s  can  be  s ummari zed  as  i n  Fi gure  2.   T he  pr i vate  key  ( pq,   d)   on ly  av ai la bl e to A l ong  a nd the  private   ke y i s u se d  to  dec rypt Bu su’s  m essage.                             Figure  2 .  AA β   Decr y ption       3.   E X PERI MEN TAL SET UP   The  e xp e rim ents  had  bee n  c onduct ed   on  tw o  ty pes  of  en vi ronm ent.  The  first  set up  is  on  W i ndows   10   operati ng   s yst e m   (O S) ,   w hich  is  usual ly   for  a n  e nd  use r.   On  an oth e r  hand,  the  sec ond  en vir onm ent  is  on  Ra sp bia n  OS .  The  Ra s pb ia n  OS   is  a  Li nux  OS   that  has   be en   e nh a nce d   f or   Ra s pber ry  P i ,  em bed ded   de vices   that  are   base d on  the  ARM  process or . The   pla tfor m s ar e :   a)   Toshiba  L 745  No te book.  T he   p r ocess or   is   In te l  Co re  i5  2450M  ( 2 nd   ge ner at io n)   with   2.5  G Hz  bas e   fr e qu e ncy a nd  4Gb of D DR 3   1333Mhz   m e mo ry.   Ru nn i ng  with  W i ndo ws   10.   b)   Ra sp be rr y  Pi  2,  a  So C  that  is   based   on  32 - bi t  Ar m   Cortex - A7   CP U  at   900MHz  qua d - c ore  and   1Gb  of  RAM sha re d w it h  GPU.   Ru nn ing   on Ras pb ia n  “Jessi e”  v e rs ion .     On   t he  c omm un ic at ion s  be tween  de vice s ,  the  cod e s   are  wr it te n  in  Pyt hon  scriptin g.   The   com m un ic at ion s  incl ud e d  tra ns m issi on   (T x)  and   receive  ( Rx)  wh il e  the  serial   sp ee d  ch os e n  is  1152 00  ba ud   rate.   On   the  oth e r  ha nds,  t he  co de s  wer e  w ritt en   us in g  the  C  pro gr am m ing   la ngua ge  f or   AA β  enc ryptio n  process  on  Li nux  a nd  Ra spbia n  e nviro nme nt .   T o  ha ndl e  m ult iple  pr e ci sion   nu m bers  an d  opti m ize  the  encr y ption  pro cess,  the   co de s  we re  wr it te n  with  Bi gnum  li br ary  ( GMP ).   GMP  li brar y  is  usual ly   use d  for   arb it ra ry  pr eci sion   a rithm etic   that  su pp or ts  the  cal culat ions   up   to  t he  avai la ble  m e m or y  of   the  syst em   rather  than ha ving   a   lim i ta ti on   on t he  ty pes of  t he v ariable i tse lf  [18] .    In these e xperi m ents, th e size  of  plainte xt  pa ir, m 1   and  m 2  a re  based o n  t he  cond it io n wh e re:     a)                                       b)                                         Wh e re  n   is  t he   le ng t h  of  pri m e  and   m   is   the  plainte xt.   T he  plainte xt  ra ng e   use d  is  ba sed  on  A rif fin   et   al .   def i niti on   in  [ 15 ] .  Me a nwhile ,  this  resea rc h  ass um ed  the  key  gen e rati on  is  ge ner at e d  earli er  an d  the   public  key is  pr es har e d wit h  the  cli ent and t he  se rver.   A l o n g   Busu   G ene rate:   Publ i c  Key   ( n, A 1 , A 2 )    Pri v ate K e y   (pq ,  d)     Publ i c  Key  ( n, A 1 , A 2 )   ar e av ai l abl e  p ubl i c l y                                     Enc r y pti on b y  Bu s u,   Pl ai ntext M pai r  (m 1 ,  m 2 )     Bus u s ends  Ci phertex t,  C to A l on g     Busu   A l on g   Bus u s ends  Ci phertex t,  C to A l on g     Al ong dec r y pt t h e c i phertex t,  C  w i th Pri v ate k e y   pai r ( pq, d ) and  gets  the pl ai ntext  M pai r, ( m 1 ,  m 2 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci,   Vo l.   11 , N o.   2 ,  A ugust  2018   :    542   –   548   546   4.   RESU LT S   A ND AN ALYSIS   This  sect io n  pr esents  the  re sul ts  of   the  e xp e rim ents  fr om   t he  pre vious  se ct ion .   T he  re s ults  i nclu de  the RF sim ulati on  t ran sm issi on  a nd r ecei ve r un ti m e w hile t r ansm itti ng  the  ci ph e rtext.    Table  1   sho ws   the  si m ulati o n  of   AA β   RF  transm issi on   in   Tosh i ba  N oteboo k  L7 45.  Wh il e  Table  2   sh ows   the  RF   si m ulati on   f or  AA β   on  Ra spber ry  Pi  2  platfo rm .  The  data  siz e  is  re ferr ing   t o  the   ci pherte xt   gen e rated fr om t he  encr ypti on  secti on . The da ta  size i s r epr esented in bit s.  Both  res ults sim ula te  the co ndit ion   wh e re  a  cl ie nt  transm itti ng   da ta   to  the  se r ver.  This   co uld  be   a  tran sm issi on   from   a  sens or  to  a  se r ver ,   w here   low r un ti m e and  lo w  e ne rg y i s  r e qu ire d  e sp ec ia ll y fo r  a l ow  powe red de vic e.       Table  1 . T oshi ba  L 745 N oteb ook  RF  T ran s m issi on  Sim ul at ion  R un ti m e   Key   Size   Data Siz e ( b its)   Clien t   Server   Tr an s m it (s)   Receiv ed (s)   1536   3587   0 .06 8 9 7 9 2 2 2   0 .99 9 0 8 2 2 6   3072   7172   0 .14 7 9 4 8 7 1 8   1 .03 7 3 7 4 7 6 5   6144   1 4 3 4 0   0 .30 4 9 4 8 2 5 3   1 .08 2 1 4 3 8 0 4         Table  2 . Ras pb err y Pi   2  R F T r ansm issi on  Si m ula ti on  Ru ntim e     Key   Size     Data Siz e ( b its)   Clien t   Server   Tr an s m it (s)   Receiv ed (s)   1536   3587   0 .00 1 2 3 4 6 6 7   0 .05 6 0 9 0 3 3 3   3072   7172   0 .00 1 3 4 9 6 6 7   0 .12 0 4 4 7 3 3 3   6144   1 4 3 4 0   0 .00 1 7 1 6 6 6 7   0 .23 9 1 3 7 3 3 3       Figure  3   s ho ws  the  c om par iso n  of  RF  s i m ulati on   on   Ra sp be rr y  Pi  2( R pi2)  an d  T os hi ba  L 745  No te book  wh i ch  s hows  t he  t ran sm it   (TX )  on  Rpi2   is  le ss  than   0.0 5  se conds  ac r os s  a ll   data  siz e.  A nd  th e   runtim e  r ise s   expo nen ti al ly   for  T os hi ba  L 745  No te book   from   0. 069  s econds  with  3587 - bits  data  s iz e  and  highest at   0.305 s ec onds wit h 1 4340 - bits dat a size .   Fu rt her m or e,   Figure  4  s how s  the  si m ulati on   on  AA β  RF  r ecei ve  (Rx).  It   is  cl early   see n  that  Rpi2   do m inate s the lo west R x  r unti m e even  for  la r ge  data siz e at  14340 - bits at  0 .239  s eco nds. While  T os hi ba  L745  No te book  has  a  ste ady  Rx  r untim e  at   1  secon ds   ac r os s  al l  data  siz e.  This  m igh t  be  due  t o  wi ndows  lim it at ion  on   sim ulati on   us in g  serial   co m m un ic at ion s  com par ed  to  Ra sp be rr y  Pi  wh e re  Ra spbia n,   a  Lin ux  OS  wer e   instal le d.   Eve n  tho ug h  the  sa m e  con fig urat ion   wer e  c onfi gure d  su c h  as  baud  rate  at   1152 00   baud  on  both   platfo rm .   Figure  5  su m m ariz es  the  total   RF   trans m issi on   on  both  R pi2   a nd  To sh i ba  L 745  N oteb ook.  At  the   highest  key  si ze  of   61 44 - bit   an d  25 85 - bits   of   data,  t he  Rpi2  do m inate d  T os hi ba  L 74 5  N ote book  on  total   transm issi on   tim e  at  5. 8  tim e s,  resu lt in g  re duced  runtim e   a nd   e nergy  consum ption   to  secur e  a  plaint e xt   an d  transm it  u sing   so le ly  the  AA β  encr y ption sch e m e.   Table  3   s how s  the  AA β   e nc ryptio n  sc hem e  proces s  on  Rpi2.   This   inc lud es   f ro m   en crypti ng  the   pl ai ntext,  sim ulati on   to  tra ns m it  the  ci ph erte xt,  sim ul at ion   to  recei ve  the  ci phert ext  and   decr y pted  the   ci ph e rtext to  gai n  the  ori gin al  p la intext .   T hi s pro ce ss ca n b e su m m arized in    Figure  6   for  AA β   cry pto syst e m   wh il e  the  public  key  is  consi der e d  pre - sh a re d  earli er .  Th e  total   runtim e   exp on entia ll y  increased  f ro m   key  si ze  1536 - bits  to  6144 - bits  and   worst  tim e  fo r  total   ru ntim e  s how s   le ss  than  1  sec onds   t o  for  la r gest  key  siz e,  6144 - bits  an d  la rg est   plainte xt  siz e  at   12 28 7 - bits.  O n  the  oth e r   hand,   the p la in te xt  siz e  was  i ncr ease d  ar ound  14. 2%  to  14. 3%  to  ci ph e rte xt  wh e n  enc rypted  to  AA β  for   al l  key   siz e.             Figure  3 .  AA β   RF Tra ns m it  ( Tx) sim ulati on   com par ison o f R aspb e rr y  Pi 2 (Rpi2) a nd T oshiba  Figure  4 .  AA β   RF Re cei ve (Rx)  sim ulatio n  com par ison o f R aspb e rr y  Pi 2 (Rpi2) a nd T oshiba  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci     IS S N:  25 02 - 4752       RF   Si mu l atio ns f or   AAβ Cry pt os yst em, a n A symm et ric …   ( Sy ed  F ar id  S ye d Ad nan )   547   L7 45 Noteb oo k   L7 45 Noteb oo k       Figure  5 .   AA β   Com par ison o n Total   of  R F  Transm issi on  run ti m e si m ulatio n from  Cl ie nt to  Ser ver   on Ras pber ry Pi  2 (Rpi 2) an d  T oshiba  L74 5  No te book  platf or m       Figure  6 .  AA β   Total  Ru ntim e  for  E ncr y ption,   Decr y ption an d  T ransm issi on  on Ras pb e rr y  Pi 2           Table  3 .  AA β   E ncr y ption,  Dec ryptio n  a nd Tra ns m issi on  Ru nti m e o n   Ra s pber ry Pi  2   Key   Size   Plain tex t Size    Encry p tio n  ( s)   Decr y p tio n  ( s)   Clien t   Server   Tr an s m it (s)   Receiv ed (s)   1536   3073   0 .00 0 9 5 8 7   0 .01 8 6 1 6 1   0 .00 1 2 3 4 6 6 7   0 .05 6 0 9 0 3 3 3   3072   6143   0 .00 1 7 5 5   0 .11 5 3 9 6 1   0 .00 1 3 4 9 6 6 7   0 .12 0 4 4 7 3 3 3   6144   1 2 2 8 7   0 .00 3 9 2 1 7   0 .72 3 4 3 7 3   0 .00 1 7 1 6 6 6 7   0 .23 9 1 3 7 3 3 3         Give n  the  sce na rio  a bove , giv en  the  m easur e d  c urren t  on  R pi2  is  0.25 8 A m p  at  5  Volt , t he  e nergy  can  be  cal c ulate d from  the total runti m e abo ve wh e re e nerg y i s:                                                          Th us ,  for  e ncry pting   a  m essage,  tra ns m it   thro ug h  RF  sim ulator  a nd  dec ry pt  the  ci ph e rtext  bac k  with   a  key   siz e  of  6144 - bit,  t he  e ne rg y  is  ta ke n  4.8 4  J oule s.  Let   say   a  2200m a H  batte ry  pac k  is  co nnect ed  t o  the   Rpi2,  the  R pi2   can  sta nd   up  to  30, 697.2   hour s  if  t he  encr y ption   is  perform ed  cont inu ously .  Whi ch  is   equ i valent t o 1 ,279.05  days.       5.   CONCL US I O N   This  resear ch  pr ese nted  a n  inv e sti gation  of  an  asym m et ri c  encr ypti on  s chem e,  the  AA β   encr ypti on   schem e  in  te rm s   of   enc rypti on   a nd  dec rypt ion   ti m e  and   in  ad diti on,  the   RF  transm issio n  runtim e  si m ula ti on .  The  sim ulati on   on   Ra s pb e rr y  Pi  2  run ning  on  Ra spbia n  OS  has  res ulted  in   82 . 6%  RF  sim ulati on   tra ns m i ssion  runtim e  enh an ce m ent  com par ed   to  T oshiba   L7 45  N oteb oo k  with  W i ndows  10  O S.  The   reas on  f or  slo wer  RF   transm issi on   ru ntim e  si m u la t ion   in  To sh i ba   L745  N oteb ook  m igh t  du e  to  def a ult  confi gurati on  on  windows   OS   us e d  e ve n  with  sam e  ba ud  rate  s peed  f or  bo t h  platfo rm s.  Nev e rtheless ,  this  dem on str at ed  that  it   is   vi able   to  e xp l or e   the   AA β   a bili ty   in  real  RF   co m m un ic at ion s  for  IoT  du e   to   faster   e ncr ypt ion  tim e  achieved   i n  e m bed de d  de vi ces  an d  only   14.2%  ci ph e rtext  siz e  increased  after  plain te xt  encr ypte d.  This  RF  si m u la ti on   hav e   zer o  e r ror   as  it   is  in   a  c ontr olled  e nv i ronm ent  and  doe s  not hav e  d at a  loss or  delay   e ven  up   f or  20 0  tim es   data  transm issio n  as  s uggeste d  by  Pu tra  et   al .  in  transm i tt i ng   the  data  in  wireless  co ndit ion   [ 19] .  In   a  r eal   Io T   dev ic e,   the   R F  com m un ic at ion  bet ween  dev ic es   m igh t  ha ve  c halle nges  i n  tra ns m issi on   co nf i gurati on.  Nonetheless ,  t his  sc hem e  may   be  be ne fici al   to  low  po w ered   de vices  t o  e ncr ypt  t he  data  with  a sym m e tric  encr y ption   s ch e m e  of fe rin g  si m ple  m at h  cal culat ion   on  encr y ption,  a dd it io n,   m ultip li cat i on   a nd   sq ua r e   com par ed  t o  R SA   wh ic h  requ ired  m od ul us   operati on,  res ulti ng   a ddit ion al   ov e r head   i n  e nc ryptin g  a  m essage.  The  f uture  work s  on  this  res earch  ca n  be  te sti ng   of   AA β   encr y ption   sc hem e  on   real  R F  transm it te r,   W i fi  or   Bl uetoo t h  co nnect ion,  de pe ndin g   on  the  e nvir on m ent  for  the  I oT  ta king  place.  F ur t herm or e,  the  sche m e  can  be  c om par ed w it h  an oth e r  asy m m e tric  sch em e su c h  as  RS A and EC C  on RF co m m un ic at ion s .        ACKN OWLE DGE MENT   T he   a ut ho r s   w ou l d  l i ke   t o  a ck n ow l e dg e   t he   M i ni st r y   of   H i gh e r   E du c a t i on   ( M O H E )   M a l ay s i a   f or   pr o vi di ng   t he   g r a nt   60 0 - R M I / N R G S   5/ 3  ( 5/ 2 01 3)   a nd   U ni v e r s i t i  T e kn ol og i   M A R A   ( U i T M )   f or   s u pp or t i ng   t hi s   r e s e a r c h  w or k.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci,   Vo l.   11 , N o.   2 ,  A ugust  2018   :    542   –   548   548   REFERE NCE S   [1]   Hewle tt Pac k ard   Enterpri se ,   “ Int ern et of Things  Resea rc h   Stud y   2015  Report,” n o.   Jul y ,   p.   4,   201 5.   [2]   Marga re t  Rous e  and  Iv y   W igmore,   “ Inte rne t  of  Thi n gs  (IoT ), ”  Te ch  Tar get .   [Online ] .   Availab le :  htt p://int ern e tofthingsagenda.tec hta rge t. com/d efiniti on/In te rn et - of - Thi ngs - IoT. [ A cc essed:   29 - Feb - 2016] .   [3]   K.  Rose,   S. E ldridge,   and    .   L y m an,   “ Th e  in te rn et of  th ings: an  ov erv ie w, ”  In te rne t  Soc . ,   no.   Octob er,   p .   53 ,   20 15.   [4]   K.  J.  P.  Or ti z ,   J.  P.  O.  D ava lo s,  E.  S.  Eusebio,  and   D.  M.   T ucay ,   “ IoT:   El e ct roc ard iogr am  (E G)  m onit ori ng   s y stem,”   Indone s.  J .   E lectr.   Eng. Comput.   S ci. ,   v ol.   10 ,   no .   2 ,   pp .   480 – 489,   2018 .   [5]   M.  S.  M,  S.  Da s,  S.  Heble,  U.  Raj ,   and  R.   Kar thi k,   “ Inte rn et   o f  Thi ngs  base d  W ire le ss   Plant   Sensor  for  Sm ar t  Farm ing, ”  Indon es.   J .   Elec tr.   En g.   Comput.   Sc i. ,   vol.   10 ,   no .   2 ,   pp .   456 – 468 ,   2018 .   [6]   K.  N.  Q.  Raj a   W ase em  Anwa r,   Maj id  Bakh ti ari,  Anaz ida   Za in al ,   “ Secur i t y   in  W irele ss   Sensor  Network :   Approac hes and  Iss ues, ”  TEL KOMNIKA  Indone s .   J. Ele c tr.   Eng. ,   vol.   15 ,   no .   3 ,   pp .   584 – 590 ,   2015 .   [7]   R.   Mahm oud,   T.  Yous uf,   F.  Aloul,   and  I .   Zu al ke rna n,   “Interne t  of  thi ng s  ( IoT )   s ec urit y:  Curr ent  status,  challeng es  and  pros pec tive  measur es, ”  2015  10th  In te rna ti o nal   Conf ere nc e  f or  Inte rn et   Tech nolog y   and   Secu re d  Tr ansa c ti ons   (ICIT ST) .   p p.   33 6 – 341,   2015 .   [8]   J.  Mac aul a y ,   L. Buc kalew,  and  G.   hung,   “ Inte r net   of   Th ings  in  Logi stic s , ”  DH L  Tr end  Re s . ,   vol.  1,   no .   1 ,   pp .   1 – 2 7 ,   2015.   [9]   F.  K.  Santoso  and  N.  C.   H.  Vun,  “Securing  IoT  for  sm a rt  home  s yste m,”   Proc.   In t.   S y m p.   Consum .   El ec t ron.   ISCE ,   vol.   2015 – Augu s,  pp.   5 – 6,   2015.   [10]   B.   Mca dams ,   “ RF   FU N DAMENT ALS  for   the   INTERNET   of  THING S,”   2017.   [Online ] .   Available:   htt ps:// o le um tec h. com/wp - conte nt/ uploa ds/down loa ds/ref ere n ce s/ rf - funda m ent al s - for - iot - i iot - ol eu m te ch. pdf .   [11]   F.  Li   and  P .   Xi ong,   “ Prac tical   s ec ure   comm unic at ion  for  int eg ra ti ng  wire le ss   sensor  net works   int o  the   int ern e t  of   thi ngs,”   IE EE   S e ns.  J . ,   vol. 13, n o.   10 ,   pp .   3677 – 3684,   2013 .   [12]   M.  Singh,  M.   A.   Raj an ,   V.   L .   Sh ivra j ,   and   P.  B alam ura li dhar ,   “S ec ure  MQT T  for  Inte rne t  of   Things   ( IoT ) , ”  Proc.   -   2015  5th  In t. Co nf.   Com m un.   S y st.  Netw .   T ec hn ol.   CS NT  2015 ,   pp.   746 – 751 ,   20 15.   [13]   X.  W ang,   J.  Zhang,  E.   M.  Schoo le r,   and  M.  Ion,   “Performance  e val uati on  o f  Attribute - Based  Encr ypt ion:  Tow ar d   data  priva cy i n  t he  IoT,”   2014   I EE E   Int .   Conf .   Com m un.   ICC 2 014 ,  pp .   725 – 73 0,   2014 .   [14]   S.  Raz a ,   T.   Helga son,  P.  Pa padi m it ra tos,  a nd  T.   Voigt,   “ Secur eSense :  E nd - to - end  sec ur e  comm unic at i on   arc hi te c ture for t he  c loud - conn ecte d  In te rn et   of   T hings, ”  Fut ur.   Gene r.  Comput .   S yst. ,   vol .   77 ,   pp .   40 – 51,   2017 .   [15]   M.  R.   K.  Ariff in ,   M.  A.  As bullah ,   N.  A.  Abu,   and   Z.   Mah ad,   “ A  New  Eff ic i ent   A s y m m et ric    r y pt os y stem  Based  o n  the   Int ege r  Fa ctoriz a ti on  Proble m   of  N=P^ 2  . q, ”  Malay sian  J.   Math.   Sc i.   7( S)   19 - 37  Spec.  Iss ue  3rd  Int.   Con f .   Cryptol .   Comput .   Se cur.   201 2 ,   vo l.   7 ,   pp .   1 – 6 ,   201 2.   [16]   Z.   Mah ad  and  M.  R.   K.  Ariff i n,   “AA Be ta   pub li c   key  cry ptosy stem  -   A   new   practical  asymm e t ric  impl eme ntati on  based  on  th e  sq uare  root  proble m,”   in  Com puting  and  Conv erg enc e   T ec hnolog y   (ICCCT),  201 2  7th  In te rn at io nal  Confer ence  on ,   2012,   pp .   584 – 5 88.   [17]   M.  R.   K.  Ariff i   and   Z .   M,  “ AAβ  Publ i c  Ke y  C ryptosyste m  –   A   Compar ati ve   A naly sis  Agai nst  RSA   and  ECC , ”  Com put.   Conver g.   T ec hno l. (ICC CT),   2012   7th   In t.   Conf . ,  pp.   589 – 594,   2012 .   [18]   The   GN U  M P  Bignum   Li bra r y ,   “ The   GN U  M ult iple  Prec ision   Arithmeti c  Li b ra r y   (GM P)  Li bra r y . ”  [On li n e] .   Avail ab le :   htt ps: // gm pli b. org /. [Ac ce ss ed: 25 - Mar - 2016] .   [19]   G.  D.  Putra ,   A.  R.   Prat ama,   A.  L az ovik ,   and   M.  Aiel lo ,   “C ompar ison  of  ene rgy   c onsum pti on  in  W i - Fi   and   bluetoot h  communic ati on  in  a  Smar t  Buil ding, ”   in  2017   IEE E  7 th  Annu al   Com puti ng  a nd  C om m unic at ion  W orkshop  and  Confer ence  (CC W C) ,   2017,   pp .   1 – 6.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.