CellSecure：基于元胞自动机与混沌加密的工业物联网图像数据保护
密码学与安全
2023-09-21 v1
摘要
在工业物联网（IIoT）与工业4.0时代，确保数据安全传输已成为关键问题。在各类数据类型中，图像被广泛传输并应用于多种IIoT场景，从传感器生成的视觉数据与实时远程监控，到生产线中的质量控制。这些图像的加密对于维护操作完整性、数据机密性以及与分析平台的无缝集成至关重要。本文针对这些关键问题，提出了一种面向IIoT与信息物理系统（CPS）的鲁棒图像加密算法。该算法将Rule-30元胞自动机与混沌置乱和替换相结合。Rule 30元胞自动机作为一种高效机制，用于生成伪随机序列，从而实现适用于工业环境中实时传感器数据的快速加密与解密周期。最重要的是，它为加密算法引入了非线性。此外，为扩大算法的混沌范围与密钥空间（这对分布式工业网络中的安全性至关重要），采用了一种混合混沌映射，即logistic-sine映射。我们进行了广泛的安全性分析以验证所提算法的有效性。结果表明，我们的算法达到了接近理想的值，熵为7.99，相关性为0.002。这增强了算法在工业领域抵御潜在网络攻击的能力。
引用
@article{arxiv.2309.11476,
title = {CellSecure: Securing Image Data in Industrial Internet-of-Things via Cellular Automata and Chaos-Based Encryption},
author = {Hassan Ali and Muhammad Shahbaz Khan and Maha Driss and Jawad Ahmad and William J. Buchanan and Nikolaos Pitropakis},
journal= {arXiv preprint arXiv:2309.11476},
year = {2023}
}