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Finite-field audio encryption based on nonlinear modular recurrence and recursive diffusion
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DOI：10.1007/s11042-026-21931-1.png)
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摘要
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本文提出了一种基于随机数依赖非线性递归、非线性有限域变换、乘性置乱和递归及全局扩散的有限域音频加密框架。输入音频样本被映射到素数有限域，加密操作通过模运算执行。二阶非线性递归生成会话依赖的密钥流，该密钥流与两轮非线性成对变换、乘性置乱、前向和后向非线性扩散以及两阶段可逆全局扩散相结合。该构造具有明确定义的代数逆，可实现量化有限域表示的精确恢复；原始实值音频的重建仍受音频到域映射过程中引入的量化影响。对于 $$q=65537$$，由六个秘密递归参数和乘性参数定义的名义参数组合空间为 $$|\mathcal{K}|=q^{6}(q-1)\approx 2^{112}$$；该值代表名义参数空间，不视为已确立的有效密码学密钥强度。对公开音频信号进行的实验评估表明，该完整配置可实现精确有限域重建、高保真实值重建、良好的密文统计特性以及强差分传播。敏感性实验显示，递归参数的小扰动会导致生成的密钥流产生显著变化，而消融实验表明递归和全局扩散对扰动传播有主要贡献。加密和解密过程具有线性渐进复杂度 O(N)，其实验表征了执行时间、吞吐量、工作内存需求和可扩展性。研究结果为量化音频加密提供了一种可重复的有限域框架，并对其重建保真度、扩散行为、递归敏感性和计算性能进行了实证评估。
Keyword:
Finite-field audio encryption
Nonlinear recurrence keystream
modular arithmetic
multimedia security
期刊
IF:
3
论文数:
2.0W
被引数:
3.2W
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