基于椭圆曲线的高效S盒生成器：提升图像加密安全性与吞吐量

本文探讨了一种新颖的椭圆曲线基础上的S盒生成器，该生成器旨在提升图像加密系统的安全性同时保持高效的计算性能。近年来，为了增强密码系统的安全性，高度动态的S盒被广泛应用，但它们的生成成本高且会拖慢加密过程，从而限制了加密的吞吐量。因此，研究者提出了一种基于椭圆曲线判定算法的S盒生成器，它以较低的计算开销实现了高度动态和安全的S盒。 这种新型生成器的优势在于其高效性，实验结果显示，相比于最快的现有S盒生成器，它的速度提升了大约26.720倍至1.3×10^5倍，这使得在大椭圆曲线（Elliptic Curve，EC）上生成大规模的S盒成为可能，尤其是当输入比特大小为2^m，m取值4到16时，能够实现显著的吞吐量提升，超越了当前最先进的加密方案。 此外，该生成器生成的S盒不仅动态，还对密钥敏感，保证了加密过程的安全性。为了验证其性能，文章将这种S盒生成器应用到了一个图像加密方案中。实验结果显示出该加密方案对于差分攻击、统计攻击以及密钥攻击具有很强的抵抗力。相较于采用传统S盒生成器的改进方案，新生成器的运行时间降低了两个数量级，进一步证实了其在实际应用中的优越性。 这项研究通过引入椭圆曲线技术革新了S盒生成器的设计，提供了在保证安全性和性能之间取得良好平衡的新途径，对于提高图像加密系统的效率和安全性具有重要意义。文章还强调了该工作是在Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives (CC BY-NC-ND) 许可下的开放访问，为后续的研究者提供了宝贵的参考和实践案例。