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A chaos-based lightweight encryption scheme using hash-code and cyclic rotation
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AI
DOI：10.1088/1402-4896/adb812.png)
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摘要
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本研究提出了一种新颖的轻量级加密方案，适用于资源受限平台，利用混沌系统实现。我们采用双Logistic映射，利用第一个映射确定混淆阶段行列的循环移位步数，第二个映射用于扩散阶段的XoR操作。第一个Logistic映射的输入参数仅由密钥生成，而第二个Logistic映射的输入参数由密钥和明文哈希值共同生成。由于我们使用明文哈希值确定第二个Logistic映射的输入参数，该方案对差分攻击具有高度抵抗力。在明文发生单像素变化的情况下，平均产生超过99.57%的NPCR值和约33.45%的UACI值。同时，平均信息熵值超过7.9971。由于采用双Logistic映射，该方案通过约196位密钥长度可抵抗暴力攻击。首先，我们计算明文的哈希值，用于确定第二个Logistic映射的输入参数。然后，在置换阶段利用第一个Logistic映射生成的密钥流对所有行和列执行循环移位操作。随后，利用由第二个Logistic映射（由哈希值和密钥初始化）生成的密钥流对输出执行XoR操作。由于解密过程中需要明文哈希值，我们需将其保存在密文中。因此，我们在密文底部添加新行以容纳哈希值，通过交换操作将其保存并分布到矩阵中，获得最终密文。解密时，按上述步骤逆向执行。首先从密文中提取原始明文的哈希值，然后应用XoR和循环移位操作。测试与分析结果表明，该方案高效、可靠、鲁棒、可行且成功，是资源受限平台良好的轻量级加密方案替代方案。
Keyword:
nonlinear dynamics
chaos
encryption
lightweight algorithms
hash-code
