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Security of multimedia communication with game trick based fast, efficient, and robust color‐/gray‐scale image encryption algorithm
Transactions on Emerging Telecommunications Technologies ( IF 3.6 ) Pub Date : 2020-07-07 , DOI: 10.1002/ett.4034
Sajid Khan 1 , Han Lansheng 2 , Yekui Qian 3 , Hongwei Lu 4 , Shi Meng Jiao 5
Affiliation  

Freshly, an innumerable chaotic system based complex and more time‐consuming image encryption algorithms have been proposed. The majority of those have scrambling and diffusion like two phases or rounds before performing the actual encryption, which leads toward extra time consumption. So unlike those, this article presents a novel image encryption algorithm that is based on game trick. The proposed novel method is DNA based and it can accomplish dual function with one round, that is, scrambling for the bit planes and diffusion for the pixels, So we called it as DNA‐SPD. First of all, a random matrix equivalent to the size of the original image is generated through a python random array generator and seed value of the 512‐bit hexadecimal key of the original image. Second, it performs the pixel adaptive additions with MA between pixels of a plain image, random matrix, the integer value of the hash key entity, and the decimal number (DN). Third, it extracts each channel from the color image and convert it into the binary bit planes, then transformed it into the DNA bit planes through particular DNA rules. Finally, a universal DNA rule utilized to get back encrypted pixels. Various security analysis and comparison of projected results show that the proposed novel encryption method gives better results in a lesser amount of time. The proposed algorithm is robust against the well‐known and effective attacks, that is, known/chosen plaintext attacks, differential attacks, and the statistical attacks. Therefore, the proposed algorithm is more secure and reliable for the security of image communication.

中文翻译:

借助基于游戏技巧的快速,高效和强大的彩色/灰度图像加密算法,实现多媒体通信的安全性

刚提出一种基于无数混沌系统的复杂且耗时的图像加密算法。在执行实际加密之前,大多数加密算法都会像两个阶段或一轮那样进行加扰和扩散,这会导致额外的时间消耗。因此与本文不同的是,本文提出了一种基于游戏技巧的新颖图像加密算法。提出的新方法是基于DNA的,它可以在一轮中完成双重功能,即对位平面进行加扰和对像素进行扩散,因此我们将其称为DNA-SPD。首先,通过python随机数组生成器和原始图像的512位十六进制密钥的种子值生成与原始图像大小相等的随机矩阵。第二,它使用纯图像,随机矩阵,哈希键实体的整数值和十进制数(DN)的像素之间的MA执行像素自适应加法。第三,它从彩色图像中提取每个通道,并将其转换为二进制位平面,然后通过特定的DNA规则将其转换为DNA位平面。最后,一条通用的DNA规则用于取回加密的像素。各种安全性分析和预测结果的比较表明,所提出的新型加密方法可在更短的时间内获得更好的结果。所提出的算法对于已知有效的攻击(即已知/选择的明文攻击,差分攻击和统计攻击)具有鲁棒性。因此,所提出的算法对于图像通信的安全性更加安全可靠。哈希键实体的整数值和十进制数字(DN)。第三,它从彩色图像中提取每个通道,并将其转换为二进制位平面,然后通过特定的DNA规则将其转换为DNA位平面。最后,一条通用的DNA规则用于取回加密的像素。各种安全性分析和预测结果的比较表明,所提出的新型加密方法可在更短的时间内获得更好的结果。所提出的算法对于已知有效的攻击(即已知/选择的明文攻击,差分攻击和统计攻击)具有鲁棒性。因此,所提出的算法对于图像通信的安全性更加安全可靠。哈希键实体的整数值和十进制数字(DN)。第三,它从彩色图像中提取每个通道,并将其转换为二进制位平面,然后通过特定的DNA规则将其转换为DNA位平面。最后,一条通用的DNA规则用于取回加密的像素。各种安全性分析和预测结果的比较表明,所提出的新型加密方法可在更短的时间内获得更好的结果。所提出的算法对于已知有效的攻击(即已知/选择的明文攻击,差分攻击和统计攻击)具有鲁棒性。因此,所提出的算法对于图像通信的安全性更加安全可靠。它从彩色图像中提取每个通道,并将其转换为二进制位平面,然后通过特定的DNA规则将其转换为DNA位平面。最后,一条通用的DNA规则用于取回加密的像素。各种安全性分析和预测结果的比较表明,所提出的新型加密方法可在更短的时间内获得更好的结果。所提出的算法对于已知有效的攻击(即已知/选择的明文攻击,差分攻击和统计攻击)具有鲁棒性。因此,所提出的算法对于图像通信的安全性更加安全可靠。它从彩色图像中提取每个通道,并将其转换为二进制位平面,然后通过特定的DNA规则将其转换为DNA位平面。最后,一条通用的DNA规则用于取回加密的像素。各种安全性分析和预测结果的比较表明,所提出的新型加密方法可在更短的时间内获得更好的结果。所提出的算法对于已知有效的攻击(即已知/选择的明文攻击,差分攻击和统计攻击)具有鲁棒性。因此,所提出的算法对于图像通信的安全性更加安全可靠。各种安全性分析和预测结果的比较表明,所提出的新型加密方法可在更短的时间内获得更好的结果。所提出的算法对于已知有效的攻击(即已知/选择的明文攻击,差分攻击和统计攻击)具有鲁棒性。因此,所提出的算法对于图像通信的安全性更加安全可靠。各种安全性分析和预测结果的比较表明,所提出的新型加密方法可在更短的时间内获得更好的结果。所提出的算法对于已知有效的攻击(即已知/选择的明文攻击,差分攻击和统计攻击)具有鲁棒性。因此,所提出的算法对于图像通信的安全性更加安全可靠。
更新日期:2020-07-07
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