从图形理论中使用最小跨树的区块密码构造及其与图像加密的应用

科学领域:

• 密码学和信息安全信息安全
• 应用数学和图形理论.

背景情况:

• 替换盒 (S-box) 是现代加密学的基本组件,通过引入混乱来增强加密安全性.
• 越来越复杂的网络威胁需要开发更强大和更动态的S-box设计.
• 现有的S-box构建方法可能无法完全解决不断变化的加密攻击风景.

研究的目的:

• 提出和评估一种用于构建加密安全的S-box的新方法.
• 为了利用图形理论,特别是循环图的最小跨度树 (MST),用于S盒生成.
• 评估拟议的S-box的性能和安全性,与现有设计相比,以及图像加密.

主要方法:

• 从纯文本构建循环图,将ASCII值赋予顶点,并计算顶点间距离.
• 从循环图中生成一个最小跨度树 (MST) 图.
• 从MST图的相邻矩阵中导出S框,并增强了S₂₅₆ permutation以增加不可预测性.

主要成果:

• 拟议的基于图形理论的S-box构建方法产生了加密安全的S-box.
• 性能评估和密码测试表明,拟议的S-box是强大的,并且性能优于现有的设计.
• 在图像加密方案中的应用证明了S-box对实际安全解决方案的有效性和适用性.

结论:

• 这种新的方法有效地使用图形理论原理生成强大且不可预测的S框.
• 拟议的S-box在加密安全方面提供了显著的改进,特别是针对先进的黑客技术.
• 这种方法为加密学领域提供了宝贵的贡献,增强了数据和图像安全性.