Implementación de criptografía ligera basada en ASCON para dispositivos IOT

Abstract

La solución de criptografía ligera basada en ASCON-128 para la protección de datos en dispositivos IoT con recursos limitados. Para ello, se emplean los microcontroladores HELTEC V3, LILYGO T3 y ESP32-WROOM-32 como plataformas de evaluación, junto con un gateway basado en Raspberry Pi como punto central de procesamiento. Se establece un esquema de comunicación mediante el protocolo MQTT que permite generar, cifrar, transmitir y descifrar los datos obtenidos durante las pruebas. La seguridad de la comunicación se estructura en dos fases. En la primera, se establece un canal seguro mediante el protocolo ECDH (Elliptic Curve Diffie-Hellman), a través del intercambio de claves públicas entre los dispositivos. En la segunda fase, se incorpora el algoritmo de cifrado ASCON-128 para proteger la confidencialidad e integridad de los mensajes transmitidos. El proceso de cifrado se ejecuta en los microcontroladores mediante una implementación en C/C++, mientras que el descifrado se realiza en el gateway utilizando ASCON-C, integrado en Python mediante una biblioteca compilada. La evaluación experimental se centra en analizar el comportamiento temporal de ASCON-128 durante las etapas de cifrado y descifrado. Para ello, se realizan pruebas controladas en las diferentes plataformas IoT y se registran las mediciones correspondientes al procesamiento criptográfico. Posteriormente, se aplican técnicas de análisis estadístico con el fin de caracterizar la estabilidad y variabilidad de los tiempos obtenidos. Los resultados muestran que el cifrado presenta tiempos promedio de 47,94 µs en la HELTEC V3, 61,07 µs en la LILYGO T3 y 61,91 µs en el ESP32-WROOM-32. Por su parte, el descifrado registra tiempos promedio de 57,21 µs, 54,89 µs y 58,62 µs, respectivamente. La ejecución conjunta de ambas operaciones representa una incidencia temporal aproximada del 0,41 %, 0,45 % y 0,47 % del tiempo total de procesamiento en cada plataforma. Estos resultados evidencian que ASCON-128 introduce una sobrecarga temporal mínima, manteniendo la correcta recuperación de los datos y demostrando su viabilidad como mecanismo de seguridad para entornos IoT con restricciones de recursos.