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A lightweight encryption algorithm for resource-constrained IoT devices using quantum and chaotic techniques with metaheuristic optimization
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OA
AI
DOI：10.1038/s41598-025-97822-6.png)
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摘要
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随着物联网（IoT）的持续普及，高效且安全的数据加密需求日益关键，尤其是在资源受限设备方面。现有加密方法可为数字数据提供足够的保障；然而，当应用于资源受限的物联网设备时，它们往往表现不足。本研究提出了一种新颖的轻量级加密算法，该算法采用元启发式技术进行优化，并整合了量子加密、混淆与扩散操作、离散小波变换（DWT）以及多种混沌映射。首先，将彩色图像分解为其三个颜色分量—红色（R）、绿色（G）和蓝色（B）—随后转换为其量子表示形式，并在其中执行量子加密操作。接着，将量子图像转换回经典格式以应用混淆与扩散技术。通过生成替换矩阵并应用模运算来引入像素级混淆的方式实现混淆。随后创建密钥矩阵以实施扩散操作。在最终阶段，使用DWT提取频率子带，形成低频子带并进一步提取至第4级的子带，这些子带使用替换盒中的值进行替换。通过包括熵、相关性、密钥敏感性、无损分析和直方图分析在内的多种统计分析，对所提出的加密框架的性能进行评估。结果表明，该算法在统计指标上表现突出，熵值为7.9998，相关性为0.0001，密钥空间为\documentclass[12pt]{minimal} \usepackage{amsmath} \usepackage{wasysym} \usepackage{amsfonts} \usepackage{amssymb} \usepackage{amsbsy} \usepackage{mathrsfs} \usepackage{upgreek} \setlength{\oddsidemargin}{-69pt} \begin{document}$$2<^>{947.862}$$\end{document}。此外，加密算法的鲁棒性针对噪声、裁剪和暴力破解等网络攻击进行了测试，展示了其抵御这些威胁的有效性。
Keyword:
INTERNET
SCHEME
BLOCKCHAIN
THINGS
期刊
IF:
3.9
论文数:
28.2W
被引数:
83.5W
机构
引用论文
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