[论文解读] 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 3

一句话总结

本文使用基于 PowerTutor 的能量剖析工具，对 Android 设备上的密码原_primitive 进行了能量消耗的实证评估。研究发现，能量效率在不同算法、安全提供者和配置之间存在显著差异，凸显了开发者必须基于数据做出明智选择，以优化电池续航并减少环境影响。

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.

研究动机与目标

• 评估 Android 设备上密码原_primitive 的能量消耗，以指导节能开发。
• 识别不同密码算法和安全提供者中最具能量效率的配置。
• 支持非安全专家的 Android 开发者基于真实世界能量剖析结果选择最优的密码解决方案。
• 证明能量效率高度依赖于实现细节、设备型号和运行时条件。

提出的方法

• 本研究使用基于 PowerTutor 应用程序派生的能量剖析工具，测量 Android 设备上的实时功耗。
• 实验涵盖多种密码操作，包括加密、解密、哈希和密钥生成。
• 在受控条件下测试了多种安全提供者（例如 Bouncy Castle、OpenJDK）和算法配置。
• 在不同 Android 设备和配置下收集能量测量数据，以评估其变异性与一致性。
• 应用统计分析比较不同密码原_primitive 和实现之间的能量消耗。

实验结果

研究问题

• RQ1 在 Android 设备上，哪些密码算法表现出最低的能量消耗？
• RQ2 安全提供者的选择如何影响密码操作的能量效率？
• RQ3 不同的安全转换（例如密钥大小、模式）如何影响能量使用？
• RQ4 设备特定因素和运行时条件在多大程度上影响能量消耗？

主要发现

• 不同密码算法之间的能量消耗存在显著差异，某些配置的能量消耗可达其他配置的数倍之多。
• 安全提供者的选择对能量效率有可测量的影响，部分提供者提供了更优化的实现。
• 较大的密钥大小和复杂的操作模式通常导致更高的能量消耗，但这种权衡并不总是线性的。
• 一些最高效的配置并非显而易见，凸显了实证评估的必要性。