[論文レビュー] An empirical study of the power consumption of cryptographic primitives in Android

José Antonio Montenegro, Mónica Pinto+1 more|arXiv (Cornell University)|May 9, 2017

Green IT and Sustainability参考文献 16被引用数 3

ひとこと要約

本稿は、PowerTutorに基づくエネルギープロファイルツールを用いて、Androidデバイスにおける暗号化プリミティブのエネルギー消費を実証的に評価している。エネルギー効率はアルゴリズム、セキュリティプロバイダー、設定によって顕著に異なることが明らかとなり、バッテリー寿命の最適化と環境影響の低減のため、開発者が情報に基づいた意思決定を行う必要があることを示している。

ABSTRACT

Green computing has become a growing trend in computing, pursuing the goal of helping software developers to pay more attention to produce energy-effiency software. This is specially relevant for battery-powered mobile applications, where minimizing the energy consumption is required to both mitigate the greenhouse effect and to extend the battery lifetime. In this paper we analyze the energy consumption of cryptographic primitives in Android devices. Our ultimate goal is to help Android application developers, especially those who are not experts on security, to choose the most energy efficient cryptographic algorithms considering different security providers and different security transformations. We have performed our experiments using an energy profiling tool based on the PowerTutor application. Our results show that this type of energy efficiency studies are necessary, because selecting the most energy efficient configuration depends on many factors, and some of the conclusions are not so obvious.

研究の動機と目的

• Androidデバイスにおける暗号化プリミティブのエネルギー消費を評価し、エネルギー効率の高い開発を支援すること。
• 異なる暗号化アルゴリズムおよびセキュリティプロバイダーの中から、最もエネルギー効率の良い設定を同定すること。
• 実世界のエネルギープロファイリングに基づいて、セキュリティ専門外のAndroid開発者が最適な暗号化ソリューションを選択できるように支援すること。
• エネルギー効率が実装の詳細、デバイスモデル、実行時条件に強く依存することを示すこと。

提案手法

• 本研究では、PowerTutorアプリケーションを基盤としたエネルギープロファイルツールを用い、Androidデバイスにおけるリアルタイムの電力消費を測定している。
• 暗号化、復号、ハッシュ化、鍵生成などのさまざまな暗号操作を対象に実験が実施されている。
• Bouncy Castle、OpenJDKなどのさまざまなセキュリティプロバイダーと、アルゴリズムの設定を、制御された条件下でテストしている。
• 異なるAndroidデバイスと設定においてエネルギー測定を収集し、ばらつきと一貫性を評価している。
• 異なる暗号プリミティブおよび実装間でのエネルギー消費を比較するために、統計解析が適用されている。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 どの暗号化アルゴリズムがAndroidデバイスで最も低いエネルギー消費を示すか？
• RQ2 セキュリティプロバイダーの選択が、暗号化操作のエネルギー効率にどのように影響するか？
• RQ3 鍵サイズやモードなどの異なるセキュリティ変換が、エネルギー使用にどのように影響するか？
• RQ4 デバイス固有の要因や実行時条件が、エネルギー消費にどの程度影響を及えるか？

主な発見

• エネルギー消費は暗号化アルゴリズムによって顕著に異なり、一部の設定では他の設定と比べて数倍のエネルギーを消費することがある。
• セキュリティプロバイダーの選択はエネルギー効率に顕著な影響を与え、一部のプロバイダーはより最適化された実装を提供している。
• 大きな鍵サイズや複雑なモードの操作は一般的に高いエネルギー消費を引き起こすが、そのトレードオフは常に線形的ではない。
• 最も効率の良い設定が直感的に明らかでない場合が多く、実証的評価の必要性が浮き彫りになっている。