Data confidentiality and integrity are essential security goals in the data communication in the smart city or similar applications. Despite significant changes in modern data communication systems and devices, the cryptosystems are still the primary option to achieve data security. Several cryptosystems have been developed, implemented and standardized to date. However, there is always a continuous demand for a new cryptosystem for providing security during data communication. In this paper, a novel symmetric cryptosystem is presented for achieving data confidentiality. The proposed cryptosystem is a graph-based system, where an algebraic structure of directed graphs along with a novel operation is defined to provide the base of the cryptosystem. Here, a directed graph represents a plaintext, a ciphertext, and a secret key as well. The defined operation is used for encrypting and decrypting plaintext and ciphertext graphs. The proposed cryptosystem provides a simplified transformation process and representation of plaintext to plaintext graph. The correctness of the proposed cryptosystem is validated, and also shown that the conventional brute-force approach to obtain the key from either plaintext or ciphertext is exponential and this computational time is significantly higher than AES. This implies that the proposed cryptosystem is highly secured against this attack. The proposed cryptosystem is implemented and compared with AES and the results infer that it incurs a marginally higher execution time than the AES for larger plaintext due to the involvement of matrix operations.

数据机密性和完整性是智慧城市或类似应用中数据通信的基本安全目标。尽管现代数据通信系统和设备发生了重大变化，但密码系统仍然是实现数据安全的主要选择。迄今为止，已经开发、实施和标准化了几种密码系统。然而，始终存在对新密码系统的持续需求，以在数据通信期间提供安全性。在本文中，提出了一种新颖的对称密码系统来实现数据机密性。所提出的密码系统是基于图的系统，其中定义了有向图的代数结构以及新颖的操作，以提供密码系统的基础。这里，有向图表示明文、密文和密钥。定义的操作用于加密和解密明文和密文图。所提出的密码系统提供了简化的转换过程和明文到明文图的表示。所提出的密码系统的正确性得到验证，并且还表明从明文或密文中获取密钥的传统蛮力方法是指数级的，并且该计算时间明显高于 AES。这意味着所提出的密码系统对于这种攻击是高度安全的。所提出的密码系统已实现并与 AES 进行比较，结果推断，由于涉及矩阵运算，对于较大的明文，它的执行时间比 AES 略高。所提出的密码系统提供了简化的转换过程和明文到明文图的表示。所提出的密码系统的正确性得到验证，并且还表明从明文或密文中获取密钥的传统蛮力方法是指数级的，并且该计算时间明显高于 AES。这意味着所提出的密码系统对于这种攻击是高度安全的。所提出的密码系统已实现并与 AES 进行比较，结果推断，由于涉及矩阵运算，对于较大的明文，它的执行时间比 AES 略高。所提出的密码系统提供了简化的转换过程和明文到明文图的表示。所提出的密码系统的正确性得到验证，并且还表明从明文或密文中获取密钥的传统蛮力方法是指数级的，并且该计算时间明显高于 AES。这意味着所提出的密码系统对于这种攻击是高度安全的。所提出的密码系统已实现并与 AES 进行比较，结果推断，由于涉及矩阵运算，对于较大的明文，它的执行时间比 AES 略高。并且还表明，从明文或密文中获取密钥的传统蛮力方法是指数级的，并且该计算时间明显高于 AES。这意味着所提出的密码系统对于这种攻击是高度安全的。所提出的密码系统已实现并与 AES 进行比较，结果推断，由于涉及矩阵运算，对于较大的明文，它的执行时间比 AES 略高。并且还表明，从明文或密文中获取密钥的传统蛮力方法是指数级的，并且该计算时间明显高于 AES。这意味着所提出的密码系统对于这种攻击是高度安全的。所提出的密码系统已实现并与 AES 进行比较，结果推断，由于涉及矩阵运算，对于较大的明文，它的执行时间比 AES 略高。