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Lightweight image encryption using integer reversible discrete Dual-Hahn transform on embedded systems
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AI
DOI：10.1016/j.jestch.2025.102108.png)
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摘要
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嵌入式系统中（例如32位微控制器）实现加密算法时，由于硬件资源（如计算精度、处理能力和内存）的限制，其安全性和性能可能会降低。本文介绍了一种新型的基于整数的变换——整数可逆离散双哈恩变换（IRDDHT），专为资源受限的嵌入式系统中的安全图像加密设计。IRDDHT通过消除浮点变换中常见的舍入误差，确保无损加密，并在加密和解密过程中保持图像保真度。然后，我们提出了一种基于IRDDHT的轻量级加密算法，该算法引入了隐式扩散，并依赖于参数敏感性来增强安全性。在ESP32微控制器上实现时，所提出的算法占用不到4%的SRAM和8.5%的Flash内存，在设备最大时钟频率下实现170.67 kbps的吞吐量。它具有节能性，能够使用标准3300 mAh电池加密多达129,025张256 × 256像素的灰度图像。该算法确保完美解密，无图像保真度损失，并表现出对统计攻击的强抗性（具有近理想的关联值），以及对暴力攻击的强抗性（具有2^199的大密钥空间）。这些结果表明，基于IRDDHT的加密方法是一种有效的嵌入式系统安全图像加密解决方案。
Keyword:
Embedded systems
Integer reversible discrete Dual-Hahn transform
Lightweight algorithm
Lossless image encryption
Security
期刊
IF:
5.7
论文数:
4.9K
被引数:
1.1W
机构
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