I n d o n e s i a n   J o u r n a l   o f   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g   a n d   C o m p u t e r   S c i e n c e   V o l .   11 ,   N o .   3 S e p t e m b e r   201 8 ,   p p 942 ~ 948   I S S N :   2502 - 4 7 5 2 D O I :   1 0 . 1 1 5 9 1 / i j e e c s . v 11 .i 3 . p p 9 4 2 - 9 4 8           942       J o u r n a l   h o m e p a g e h t t p : / / i a e s c o r e . c o m / j o u r n a l s / i n d e x . p h p / i j e e c s   M o d i fi e d   A ES   fo r   T e x a n d   I m a g e   En c r y p ti o n       H e i d i l y n   V .   G a m i d o 1 A r i e l   M .   S i s o n 2 R u j i   P .   M e d i n a 3   1 ,3 T e c hnol og i c a l   Ins t i t ut e  of t he  P hi l i p p i ne s , Q ue z on Ci t y , P hi l i p p i ne s   2 E m i l i A g ui na l do  Col l e g e M a ni l a  P hi l i p p i ne s       A r t i c l e   I n f o     A B S T R A C T     A r t i c l e   h i s t o r y :   R e c e i v e d   F e b   2 0 ,   2 0 1 8   R e v i s e d   A p r   2 1 ,   2 0 1 8   A c c e p t e d   M a y   27 ,   2 0 1 8       A dva nc e E nc ry p t i on  S t a nda rd  (A E S i s   one   of  t he   m os t   fre que nt l y   us e e nc ry p t i on  a l g ori t hm s In  t he   s t udy t he   A dva nc e E nc ry p t i on  S t a nda rd  i s   m odi fi e t a ddre s s   i t s   hi g c om p ut a t i ona l   re qui re m e nt   due   t t he   c om p l e x   m a t he m a t i c a l   op e ra t i ons   i M i x Col um ns   T ra ns form a t i on  m a ki ng   t he   e nc ry p t i on  p roc e s s   s l ow T he   m odi fi e d A E S   us e d Bi t  P e rm ut a t i on t o re p l a c e   t he   M i x Col um ns   T ra ns form a t i on  i A E S   s i nc e   bi t   p e rm ut a t i on  i s   e a s y   t i m p l e m e nt   a nd  i t   doe s   not   ha ve   a ny   c om p l e x   m a t he m a t i c a l   c om p ut a t i on.  Re s ul t s   of  t he   s t u dy   s how   t ha t   t he   m odi fi e A E S   a l g ori t hm   e x hi bi t e i nc re a s e e ffi c i e nc y   due   t t he   fa s t e e nc ry p t i on  t i m e   a nd  re duc e CP U   us a g e T he   m odi fi e A E S   a l g ori t hm   a l s y i e l de hi g he a va l a nc he   e ffe c t   w hi c h i m p rove d t he  p e rform a nc e   of t he  a l g ori t hm .   K e y w o r d s :   A e s   B i t   P e r m u t a t i o n ,   E n c r y p t i o n ,   M i x c o l u m n s   Copy r i ght   ©   201 8   Ins t i t ut e   of   A dv anc e d E ngi ne e r i ng  and Sc i e nc e   A l l   r i ght s  r e s e r v e d .   C o r r e s p o n d i n g   A u t h o r :   H e i d i l y n   V .   G a m i d o ,   T e c h n o l o g i c a l   I n s t i t u t e   o f   t h e   P h i l i p p i n e s ,     Q u e z o n   C i t y ,   P h i l i p p i n e s .   E - m a i l :   h t v g a m i d o @t s u . e d u . p h       1 .         I N T R O D U C T I O N   T h e   s e c u r i t y   o f   d i g i t a l   d a t a   i s   s t i l l   o n e   o f   t h e   s i g n i f i c a n t   c h a l l e n g e s   i n   t h e   i n c r e a s i n g   d e m a n d   f o r   t h e   u s e   o f   c o m p u t e r s   a n d   f o r   t h e   n e e d   t o   c o m m u n i c a t e   f r o m   o n e   l o c a t i o n   t o   a n o t h e r   [ 1 ] .   S e c u r i n g   d i g i t a l   d a t a   i s   n e e d e d   t o   p r o t e c t   t h e   c o n f i d e n t i a l i t y ,   i n t e g r i t y ,   a u t h e n t i c i t y ,   a n d   a v a i l a b i l i t y   o f   d a t a   o n l y   t o   t h e   i n t e n d e d   r e c i p i e n t .   E n c r y p t i o n   p r o v i d e s   a   s o l u t i o n   t o   e n s u r i n g   t h e   s e c u r i t y   o f   d a t a   b e f o r e   t r a n s m i t t i n g   i t   o v e r   t h e   n e t w o r k   b y   e n c o d i n g   t h e   d a t a   i n   a   m a n n e r   t h a t   i s   u n r e a d a b l e   t o   t h e   u n a u t h o r i z e d   p a r t i e s   a n d   i s   d e c o d e d   o n l y   b y   t h e   a u t h o r i z e d   p a r t y   [ 2 ]   A d v a n c e d   E n c r y p t i o n   S t a n d a r d   ( A E S )   i s   o n e   o f   m o s t   f r e q u e n t l y   u s e d   s y m m e t r i c   a l g o r i t h m s   b e c a u s e   o f   i t s   c o m b i n a t i o n   o f   s e c u r i t y ,   p e r f o r m a n c e   b o t h   i n   h a r d w a r e   a n d   s o f t w a r e ,   e f f i c i e n c y ,   a n d   f l e x i b i l i t y   [ 3 ] A E S   w a s   e s t a b l i s h e d   b y   N a t i o n a l   I n s t i t u t e   o f   S t a n d a r d s   a n d   T e c h n o l o g y   ( N I S T )   t o   r e p l a c e   D E S   [ 4 ]   a n d   3 D E S   a n d   w i t h   a   k e y   l e n g t h   o f   1 2 8 ,   1 9 2 ,   a n d   2 5 6   b i t s .   I t   t a k e s   a   1 2 8 - b i t   d a t a   l e n g t h   a n d   c o n s i d e r s   i t   a s   a n   a r r a y   o f   b y t e s ,   a n d   t a k e s   i t   a s   a   4 x 4   m a t r i x   c a l l e d   s t a t e s .   T h e   n u m b e r   o f   r o u n d s   o f   A E S   d e p e n d s   o n   t h e   k e y   l e n g t h   [ 5 ]   w h e r e   t h e   s t a t e s   a r e   s u b j e c t e d   t o   v a r i o u s   t r a n s f o r m a t i o n s   t o   e n c r y p t   t h e   p l a i n t e x t   t o   c i p h e r t e x t     [ 6 ] .   T h e   A E S   i s   o n e   o f   t h e   c o m m o n l y   u s e d   e n c r y p t i o n   a l g o r i t h m s   b e c a u s e   o f   i t s   s i m p l i c i t y   a n d   h i g h   e f f i c i e n c y   [ 7 ] .   H o w e v e r ,   i t   u s e s   m o r e   p r o c e s s i n g   p o w e r   w h e n   c o m p a r e d   t o   o t h e r   a l g o r i t h m s   [ 8 ] ,   [ 9 ] .   T h e r e   a r e   f o u r   t r a n s f o r m a t i o n s   i n v o l v e d   i n   A E S   n a m e l y :   A d d R o u n d K e y ,   S u b B y t e s ,   S h i f t R o w s ,   a n d   M i x C o l u m n s   a n d   a m o n g   t h e s e   f o u r   t r a n s f o r m a t i o n s ,   t h e   M i x C o l u m n s   h a v e   a   h i g h e r   c o m p u t a t i o n a l   l o a d .   M i x C o l u m n s   c o n s i s t s   o f   h a v i n g   t w o   a r i t h m e t i c   o p e r a t i o n s :   m u l t i p l i c a t i o n   a n d   a d d i t i o n   [ 1 0 ] .   I t   i s   a n   e x p e n s i v e   t r a n s f o r m a t i o n   b e c a u s e   o f   t h e   c o m p l e x   m a t h e m a t i c a l   o p e r a t i o n s   r e q u i r i n g   c o m p u t a t i o n a l   r e s o u r c e s   i n   a   s o f t w a r e   i m p l e m e n t a t i o n   o f   A E S   [ 1 1 ]   m a k i n g   t h e   e n c r y p t i o n   p r o c e s s   s l o w   [ 1 2 ] ,   [ 1 3 ] .     R e p l a c i n g   M i x C o l u m n s   u s i n g   D E S   p e r m u t a t i o n   t a b l e   [ 1 4 ] ,   m u l t i p l e   S - b o x e s   [ 1 5 ] ,   a n d   s h i f t i n g   t h e   c o l u m n   s i m i l a r   t o   S h i f t R o w s   [ 1 6 ]   r e s u l t e d   i n   f a s t e r   e n c r y p t i o n   t i m e .   H o w e v e r ,   s e c u r i t y   s i d e   h a s   w e a k e n e d   d u e   t o   l o w   a v a l a n c h e   e f f e c t   [ 1 5 ]   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n e s i a n   J   E l e c   E n g   &   C o m p   S c i     I S S N :   2502 - 4 7 5 2       M o d i f i e d   A E S   f o r   T e x t   a n d   I m a g e   E n c r y p t i o n   ( H e i d i l y n   V .   G a m i d o )   943   T h e   r e s e a r c h   m o d i f i e d   t h e   s t a n d a r d   A E S   b y   u s i n g   b i t   p e r m u t a t i o n   t e c h n i q u e   i n s t e a d   o f   t h e   M i x C o l u m n s   T r a n s f o r m a t i o n .   B i t   p e r m u t a t i o n   i s   a   m e t h o d   t h a t   s h u f f l e s   t h e   b i t s   o f   t h e   s t a t e s   o r   r e a r r a n g e s   t h e   b i t s   a c r o s s   t h e   s t a t e   [ 1 7 ] ,   a n d   b i t   p e r m u t a t i o n   t e c h n i q u e   a l s o   a l t e r s   t h e   v a l u e   o f   t h e   s t a t e   [ 1 8 ] .   L i k e   t h e   M i x C o l u m n s ,   b i t   p e r m u t a t i o n   a l s o   p r o v i d e d   d i f f u s i o n   i n   c r y p t o g r a p h i c   a l g o r i t h m s   [ 1 3 ] .   T h e   u s e   o f   a   p e r m u t a t i o n   t e c h n i q u e   i n   a n   e n c r y p t i o n   a l g o r i t h m   a c h i e v e d   a   m i n i m u m   e n c r y p t i o n   t i m e ,   d e c r e a s e d   m e m o r y   r e q u i r e m e n t   [ 1 9 ]   a n d   i s   e a s y   t o   i m p l e m e n t   [ 2 0 ] .       2       M O D I F I E D   A E S   A L G O R I T H M   F i g u r e   1   s h o w s   t h e   m o d i f i c a t i o n   o f   A E S   u s i n g   B i t   P e r m u t a t i o n .   B i t   P e r m u t a t i o n   d o e s   n o t   h a v e   a n y   c o m p l e x   m a t h e m a t i c a l   c o m p u t a t i o n   b u t   o n l y   i n v o l v e s   s h i f t i n g   o f   t h e   p o s i t i o n   o f   b i t s   o f   e v e r y   s t a t e .   T h e   m o d i f i e d   A E S   a l g o r i t h m   a l s o   t a k e s   1 2 8 - b i t   d a t a   l e n g t h   a s   i n p u t   a n d   1 2 8   k e y   l e n g t h   w h i c h   h a s   t e n   r o u n d s   o f   t r a n s f o r m a t i o n .   F o r   t h e   l a s t   r o u n d ,   i t   f o l l o w s   t h e   s t a n d a r d   A E S   w i t h   o n l y   t h e   S u b B y t e s ,   S h i f t R o w s   a n d   A d d R o u n d K e y   T r a n s f o r m a t i o n .           F i g u r e   1 .   M o d i f i e d   A E S   A l g o r i t h m       2 . 1 .     B i t   P e r m u t a t i o n     E n c r y p t i o n   P r o c e s s   B i t   P e r m u t a t i o n   o r   s h u f f l i n g   o f   b i t s   f o r   e n c r y p t i o n   p r o c e s s   i s   a s   f o l l o w s   1.   W e   t a k e   t h e   s t a t e   v a l u e   f r o m   S h i f t R o w s   T r a n s f o r m a t i o n   s t a r t i n g   f r o m   c o l u m n   0 .   C o l u m n   0   h a s   f o u r   r o w s ,   t h e s e   a r e   t h e   s t a t e s   a ( 0 , 0 ) ,   a ( 1 , 0 ) ,   a ( 2 , 0 ) ,   a n d   a ( 3 , 0 ) ,   a s   s h o w n   i n   F i g u r e   2 .   2.   E a c h   s t a t e   f r o m   s t e p   1   i s   c o m p o s e d   o f   8   b i t s ,   r e p r e s e n t e d   a s   ( ( x , 0 ) , b )   w h e r e   x   v a l u e   r e p r e s e n t s   t h e   r o w ,   0   i s   c o l u m n   0   a n d   b   r e p r e s e n t s   t h e   b i t   p l a c e   i n   e a c h   s t a t e .   T a k i n g   t h e   n u m b e r   o f   b i t s   p e r   s t a t e   r e s u l t s   t o   a   4 x 8   m a t r i x   a s   s h o w n   i n   F i g u r e   3 .             F i g u r e   2 B i t   P e r m u t a t i o n   S t e p   1       F i g u r e   3 B i t   P e r m u t a t i o n   S t e p   2       3.   T h e   s t a t e s   f r o m   s t e p   2   a r e   t h e n   p a r t i t i o n e d   c r e a t i n g   f o u r   4 x 2   b l o c k   m a t r i x ,   l a b e l l e d   a s   b l o c k   0 ,   b l o c k   1 ,   b l o c k   2   a n d   b l o c k   3 ,   a s   s h o w n   i n   F i g u r e   4 .   4.   T h e   f o u r   b l o c k s   f r o m   s t e p   3   a r e   t h e n   t r a n s p o s e d   r e s u l t i n g   i n   2 x 4   t r a n s p o s e d   m a t r i x ,   a s   s h o w n   i n   F i g u r e   5 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2502 - 4 7 5 2   I n d o n e s i a n   J   E l e c   E n g   &   C o m p   S c i ,   V o l 11 ,   N o .   3 S e p t e m b e r   201 8   :     942     9 48   944         F i g u r e   4 B i t   P e r m u t a t i o n   S t e p   3       F i g u r e   5 B i t   P e r m u t a t i o n   S t e p   4       5.   T o   g e t   t h e   n e w   v a l u e   a t   s t a t e   a ( x , y ) ,   w e   n e e d   t o   d o   a   r o w - w i s e   c o n c a t e n a t i o n   o f   t h e   b i t   v a l u e s   o f   t h e   t r a n s p o s e d   b l o c k   w h e r e   x   i s   t h e   c o l u m n _ v a l u e   c o n s i d e r e d   i n   s t e p   1 ,   y   i s   t h e   b l o c k _ v a l u e   i n   s t e p   4 ,   a s   s h o w n   i n   F i g u r e   6 .           F i g u r e   6 B i t   P e r m u t a t i o n   S t e p   5       2 . 2 .     I n v e r s e   B i t   P e r m u t a t i o n     D e c r y p t i o n   P r o c e s s   T h e   d e c r y p t i o n   p r o c e s s   u s e d   I n v e r s e   B i t   P e r m u t a t i o n .   T h e   s t e p s   f o r   t h e   i n v e r s e   b i t   p e r m u t a t i o n   a r e   a s   f o l l o w s :   1.   W e   t a k e   t h e   s t a t e   v a l u e   f r o m   I n v S u b B y t e s   T r a n s f o r m a t i o n   s t a r t i n g   f r o m   r o w   0 .   R o w   0   h a s   f o u r   c o l u m n s ,   t h i s   a r e   t h e   s t a t e s   f r o m   a ( 0 , 0 ) ,   a ( 0 , 1 ) ,   a ( 0 , 2 ) ,   a n d   a ( 0 , 3 ) ,   a s   s h o w n   i n   F i g u r e   7           F i g u r e   7 I n v e r s e   B i t   P e r m u t a t i o n   S t e p   1       2.   E a c h   s t a t e   f r o m   s t e p   1   i s   c o m p o s e d   o f   8   b i t s ,   r e p r e s e n t e d   a s   ( ( 0 , y ) , b )   w h e r e   0   i s   r o w   0 ,   y   r e p r e s e n t s   t h e   c o l u m n   a n d   b   r e p r e s e n t   t h e   b i t   p l a c e   i n   e a c h   s t a t e .   T a k i n g   t h e   n u m b e r   o f   b i t s   p e r   s t a t e   r e s u l t s   i n   a   1 x 3 2   m a t r i x ,   a s   s h o w n   i n   F i g u r e   8 .           F i g u r e   8 I n v e r s e   B i t   P e r m u t a t i o n   S t e p   2       3.   T h e   1 x 3 2   m a t r i x   f r o m   s t e p   2   i s   t h e n   p a r t i t i o n e d   c r e a t i n g   e i g h t   1 x 4   b l o c k   m a t r i x   l a b e l l e d   a s   b l o c k   0 ,   b l o c k   1 ,   b l o c k   2 ,   b l o c k   3 ,   b l o c k   4 ,   b l o c k   5 ,   b l o c k   6   a n d   b l o c k   7 ,   a s   s h o w n   i n   F i g u r e   9 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n e s i a n   J   E l e c   E n g   &   C o m p   S c i     I S S N :   2502 - 4 7 5 2       M o d i f i e d   A E S   f o r   T e x t   a n d   I m a g e   E n c r y p t i o n   ( H e i d i l y n   V .   G a m i d o )   945       F i g u r e   9 I n v e r s e   B i t   P e r m u t a t i o n   S t e p   3       4.   B l o c k s   0   t o   7   a r e   t h e n   t r a n s p o s e d   c r e a t i n g   e i g h t   4 x 1   t r a n s p o s e d   m a t r i x ,   a s   s h o w n   i n   F i g u r e   1 0 .           F i g u r e   10 I n v e r s e   B i t   P e r m u t a t i o n   S t e p   4       5.   T o   g e t   t h e   n e w   v a l u e   a t   s t a t e   a ( x , y ) ,   w e   n e e d   t o   d o   r o w - w i s e   c o n c a t e n a t i o n   o f   t h e   b i t   v a l u e s   o f   t h e   t r a n s p o s e d   b l o c k ,   w h e r e   x   i s   t h e   b l o c k _ v a l u e   i n   s t e p   4   a n d   y   i s   t h e   r o w _ v a l u e   c o n s i d e r e d   i n   s t e p   1 ,   a s   s h o w n   i n   F i g u r e   1 1 .           F i g u r e   11 I n v e r s e   B i t   P e r m u t a t i o n   S t e p   5       3 .         R E S U L T S   A N D   A N A L Y S I S   T e x t   f i l e s   a n d   i m a g e s   w e r e   e n c r y p t e d   t o   a n a l y z e   t h e   p e r f o r m a n c e   o f   t h e   m o d i f i e d   A E S   a l g o r i t h m .   D u r i n g   t h e   e x p e r i m e n t s ,   d i f f e r e n t   s i z e s   o f   t e x t   f i l e s   a n d   i m a g e s   w e r e   t e s t e d   f o r   t e n   t r i a l s   t o   g e t   t h e   a v e r a g e   e n c r y p t i o n   t i m e   a n d   C P U   u s a g e   o f   t h e   s t a n d a r d   A E S   a n d   m o d i f i e d   A E S .   T h e   s t a n d a r d   a n d   m o d i f i e d   A E S   a l g o r i t h m   w e r e   b o t h   w r i t t e n   i n   M i c r o s o f t .   N e t   F r a m e w o r k   a n d   s i m u l a t e d   o n   C o r e   i 5 - 2 4 0 0   C P U   3 . 1 0   G H z   w i t h   4 G B   R A M   a n d   6 4 - b i t   W i n d o w s   7   O S .   E n c r y p t i o n   T i m e :   T h i s   r e f e r s   t o   t h e   t i m e   i t   t a k e s   f o r   t h e   a l g o r i t h m   t o   c o n v e r t   t h e   p l a i n t e x t   t o   c i p h e r t e x t .   C P U   u s a g e :   T h i s   r e f e r s   t o   t h e   m a x i m u m   u t i l i z e d   m e m o r y   o f   t h e   C P U   d u r i n g   t h e   e x e c u t i o n   o f   t h e   a l g o r i t h m .     3 . 1 .   T e x t   f i l e   T a b l e   1   s h o w ed   t h e   c o m p a r i s o n   of   t h e   a v e r a g e d   e n c r y p t i o n   t i m e   a n d   C P U   u s a g e   o f   t h e   s t a n d a r d   a n d   m o d i f i e d   A E S   f o r   e n c r y p t i n g   t e x t   f i l e s .   T h e   r e s u l t   s h o w s   t h a t   t h e   m o d i f i e d   a l g o r i t h m   u s i n g   b i t   p e r m u t a t i o n   t e c h n i q u e   i s   f a s t e r   b y   1 0 0   m s   a n d   r e d u c e d   C P U   u s a g e   b y   a t   l e a s t   1 % .     T h e r e f o r e ,   t h e   m o d i f i e d   a l g o r i t h m   i n c r e a s e d   t h e   t h r o u g h p u t   a n d   e f f i c i e n c y   o f   t h e   s t a n d a r d   A E S .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2502 - 4 7 5 2   I n d o n e s i a n   J   E l e c   E n g   &   C o m p   S c i ,   V o l 11 ,   N o .   3 S e p t e m b e r   201 8   :     942     9 48   946   T a b l e   1 .   P e r f o r m a n c e   o f   S t a n d a r d   a n d   M o d i f i e d   A E S   f o r   T e x t   E n c r y p t i o n   F i l e   S i z e   ( K B )   E n c r y p t i o n   T i m e   o f   A E S   ( m s )   C P U   %   E n c r y p t i o n   T i m e   o f   M o d i f i e d     A E S   ( m s )   C P U   %   10   1151   13   979   11   20   1561   21   1481   20   30   2149   25   2056   24   40   2836   24   2732   24   50   3426   25   3380   25   60   4092   25   4017   25   70   4959   25   4838   25   80   5780   26   5619   25   90   6643   26   6432   26   100   7485   27   7327   26       A v a l a n c h e   e f f e c t   i s   a   p r o p e r t y   o f   a n   e n c r y p t i o n   a l g o r i t h m   w h e r e   a   c h a n g e   i n   o n e   b i t   o f   t h e   p l a i n t e x t   p r o d u c e s   a   c h a n g e   i n   m a n y   b i t s   o f   t h e   c i p h e r t e x t .   T h e   c o m p u t a t i o n   f o r   t h e   a v a l a n c h e   e f f e c t   i s :                                                                                                                                                                             ( 1 )     T a b l e   2   s h o w s   t h e   r e s u l t   o f   a v a l a n c h e   e f f e c t   o f   t h e   s t a n d a r d   a n d   t h e   m o d i f i e d   A E S .   T h e   t e s t s   w e r e   p e r f o r m e d   b y   c h a n g i n g   o n e   b i t   f r o m   t h e   p l a i n t e x t ,   e i t h e r   o n   t h e   l a s t ,   f i r s t   o r   m i d d l e   b i t .   A l t h o u g h   t h e   a v a l a n c h e   e f f e c t   o f   a n   e n c r y p t i o n   a l g o r i t h m   n o t   o n l y   d e p e n d s   o n   t h e   c o m p l e x i t y   o f   t h e   a l g o r i t h m   b u t   a l s o   t h e   k e y   a n d   p l a i n t e x t   h a v e   a   c e r t a i n   i m p a c t ,   b a s e d   o n   t h e   r e s u l t ,   i t   s h o w s   t h a t   t h e   m o d i f i e d   A E S   u s i n g   b i t   p e r m u t a t i o n   p r o d u c e d   a   h i g h e r   a v a l a n c h e   e f f e c t   t h a n   t h e   s t a n d a r d   A E S .   A   h i g h   a v a l a n c h e   e f f e c t   i m p r o v e s   t h e   l e v e l   o f   t h e   s e c u r i t y   o f   t h e   a l g o r i t h m   [ 2 1 ] .       T a b l e   2 .   A v a l a n c h e   E f f e c t   R e s u l t   P l a i n t e x t   C i p h e r t e x t   ( A E S )   %   C i p h e r t e x t   ( M o d i f i e d   -   A E S )   %   111111111111111 1   d 5 7 f 5 1 1 4 7 9 a 3 a 2 b 6 a d a 8 8 3 7 f 1 5 f 8 d 7 3 b   4 8 . 4 4   ( 6 2 )   1 5 8 c 0 2 3 b 6 0 7 a 8 6 0 c 1 7 7 1 7 5 5 5 a b 2 5 d 3 8 0   5 7 . 8 1   ( 7 4 )   111111111111111 0   3 c 5 6 8 1 8 4 d 2 1 2 c 7 0 3 3 b e 2 c 8 e 9 b a 6 e a 3 7 3   e 5 d 7 0 c 5 0 5 4 5 f 3 d 6 1 8 2 d b 8 0 b 3 0 9 f c 0 4 5 7   1 111111111111110   3 c 5 6 8 1 8 4 d 2 1 2 c 7 0 3 3 b e 2 c 8 e 9 b a 6 e a 3 7 3   4 8 . 4 4   ( 6 2 )   e 5 d 7 0 c 5 0 5 4 5 f 3 d 6 1 8 2 d b 8 0 b 3 0 9 f c 0 4 5 7   5 9 . 3 8   ( 7 6 )   0 111111111111110   3 9 a 2 0 9 f 8 a 7 a e 0 b 1 1 2 0 7 0 e e 6 f 3 c 9 2 4 d 2 a   0 9 b c c e 4 8 2 8 a c f 4 9 6 4 a 2 4 7 a e d 8 2 8 5 c e b 5   123456789101112 4   0 b b b 7 c 4 f f 6 a a 7 f a 9 b d 8 9 5 2 d d 6 7 c 4 8 c b a   4 6 . 0 9   ( 5 9 )   c 4 3 8 3 d 9 4 e b d 6 e f b 6 8 c d b 8 0 1 b 6 a 9 3 7 8 9 7   5 2 . 3 4   ( 6 7 )   123456789101112 0   f b 0 f a 4 2 b 2 a 6 e 6 5 2 8 2 7 0 a 6 a 5 8 5 2 e b 6 5 7 9   9 1 d 1 b 6 5 0 8 7 6 8 5 4 f f f b 2 7 b 9 f 0 6 f 5 1 f 2 1 3   A 1 B 2 C 3 D 4 E 5 F 6 G 7 H 8   f 8 3 a c 8 9 4 f b e 7 4 9 8 7 7 7 7 7 c 5 6 b b b 5 9 8 e 0 2   4 4 . 5 3     ( 5 8 )   9 b b 1 c a d 6 1 9 c 9 7 5 f d b 6 2 b 6 6 8 8 a c 4 c e b b 6   5 0 . 7 8   ( 6 5 )   A 1 B 2 C 3 D 4 E 5 F 6 G 7 H 9   a 0 7 a 4 e f 3 8 f f 4 8 4 2 2 e 5 1 3 3 0 7 8 4 b 9 1 4 d 4 e   6 a a 9 3 1 9 3 8 9 0 e f 3 4 7 e b 8 8 4 a 4 f 7 9 3 d d b 4 2   987654321098765 0   b f e 7 3 7 a c 8 c 1 7 5 c 8 e 1 d b 7 2 5 6 4 0 c 1 b d e 2 7   4 3 . 9 1     ( 6 9 )   9 5 5 7 1 4 1 f b 2 5 3 e 9 8 0 f 7 f 3 7 d c 0 b 2 0 b 4 e 7 0   5 7 . 0 3   ( 7 3 )   987654321098765 2   2 f 3 d 8 6 0 a e e 2 4 a 9 3 1 7 8 e a 7 f 7 a 7 6 2 a 7 2 9 4   7 a c 8 a 8 5 1 b c b 0 c d 5 0 0 3 2 1 1 2 7 2 e 8 6 1 8 5 8 6   a b c d e f g h i j k l m n o p   7 c 5 2 f b 5 f c f 7 9 6 6 7 e 4 4 2 8 b 1 6 0 6 0 f 9 a e e d   4 7 . 6 6     ( 6 1 )   4 b 4 a 6 e 0 6 e 7 5 d 0 f 2 5 4 2 6 9 2 a 0 2 8 0 2 6 9 9 f e   5 8 . 6 0   ( 7 5 )   a b c d e f g h i j k l m n o q   6 5 f 9 9 6 0 9 7 f b b 6 0 9 8 d e 7 e 8 c a 0 b a 7 b 7 5 b 5   8 2 7 4 d b 7 9 e b b 8 3 b d a 7 f b e a d 6 f 2 6 9 1 b 5 c c   a b c d e f g h i j k l m n o p   7 c 5 2 f b 5 f c f 7 9 6 6 7 e 4 4 2 8 b 1 6 0 6 0 f 9 a e e d   5 4 . 6 9     ( 7 0 )   4 b 4 a 6 e 0 6 e 7 5 d 0 f 2 5 4 2 6 9 2 a 0 2 8 0 2 6 9 9 f e   6 4 . 0 1   ( 8 2 )   a b c d e f g i i j k l m n o p   4 e 0 b 3 4 2 1 9 1 3 c a f 8 d e d b b 0 a 4 b 3 8 e 8 5 3 5 d   9 e 7 4 b 0 7 8 1 b 9 0 d 2 c a a 5 4 8 f d e 5 a e 9 5 d 3 9 7   z y x w v u t s r q p o n m l k   8 3 e 7 e 1 4 e 3 5 f 4 8 b c 3 a 3 c 2 2 0 e a f 4 a 8 1 b f b   4 3 . 7 5   ( 5 6 )   2 e 2 b 9 d 7 c b f 4 8 7 0 c 9 2 a a 8 b 0 c b f d 7 b 4 6 6 d   5 2 . 3 4   ( 6 7 )   z y x w w u t s r q p o n m l k   3 a b 7 9 8 1 6 8 5 8 e 2 f 6 b 9 5 5 8 8 3 e f e 5 a f 5 d 6 5   4 f 5 7 5 0 d c 4 e 8 1 b e 0 d 9 d a a e d 9 1 3 3 9 c b 5 7 c       3 . 2 .     I m a g e     F i g u r e   1 2   s h o w s   t h e   e n c r y p t e d   i m a g e s   o f   t h e   o r i g i n a l   i m a g e   u s i n g   t h e   s t a n d a r d   a n d   t h e   m o d i f i e d   A E S .   T a b l e   3   s h o w e d   th a t   t h e   m o d i f i e d   A E S   e n c r y p t e d   t h e   o r i g i n a l   i m a g e   f a s t e r   b y   a t   l e a s t   1 0 0 0   m s   a n d   h a s   c o n s u m e d   l e s s e r   C P U   r e s o u r c e s   a s   t h e   i m a g e   i n c r e a s e s   i n   s i z e .   A   f a s t e r   p e r f o r m a n c e   m a k e s   t h e   m o d i f i e d   a l g o r i t h m   s u i t a b l e   f o r   e n c r y p t i n g   i m a g e s .       T a b l e   3 .   P e r f o r m a n c e   o f   S t a n d a r d   a n d   M o d i f i e d   A E S   f o r   I m a g e   E n c r y p t i o n   I m a g e   S i z e   S i z e   o n   D i s k   ( K B )   E n c r y p t i o n   T i m e   o f   A E S   ( m s )   C P U   %   E n c r y p t i o n   T i m e   o f   M o d i f i e d   A E S   ( m s )   C P U   %   256x256   47   2 0 8 8 5 . 5 0   3 0 . 9 0   1 9 1 3 9 . 9 0   2 7 . 8 0   512x512   100   1 6 0 7 2 6 . 6 0   3 3 . 6 0   1 5 9 5 5 4 . 3 0   3 2 . 0 0     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n e s i a n   J   E l e c   E n g   &   C o m p   S c i     I S S N :   2502 - 4 7 5 2       M o d i f i e d   A E S   f o r   T e x t   a n d   I m a g e   E n c r y p t i o n   ( H e i d i l y n   V .   G a m i d o )   947     ( a )     ( b )     ( c   )     F i g u r e   1 2 .   ( a )   O r i g i n a l   I m a g e   ( b )   E n c r y p t e d   i m a g e   u s i n g   A E S   ( c )   E n c r y p t e d   i m a g e   u s i n g   m o d i f i e d   A E S       4.         C O N C L U S I O N   T h e   p a p e r   u s e d   b i t   p e r m u t a t i o n   t o   r e p l a c e   t h e   M i x C o l u m n s   T r a n s f o r m a t i o n   o f   A E S   t o   i m p r o v e   t h e   e f f i c i e n c y   o f   A E S .   T h e   p a p e r   c o m p a r e d   t h e   p e r f o r m a n c e   o f   t h e   s t a n d a r d   a n d   m o d i f i e d   A E S   a l g o r i t h m   by  e n c r y p t i n g   t e x t   f i l e s   a n d   i m a g e s .   T h e   t w o   a l g o r i t h m s   w e r e   e v a l u a t e d   b a s e d   o n   t h e i r   e n c r y p t i o n   t i m e ,   C P U   u s a g e   a n d   a v a l a n c h e   e f f e c t .   B a s e d   o n   t h e   r e s u l t s ,   t h e   m o d i f i e d   A E S   h a s   i n c r e a s e d   t h e   e f f i c i e n c y   o f   t h e   s t a n d a r d   A E S   a s   i t   h a s   f a s t e r   e n c r y p t i o n   t i m e   in   t e x t   f i l e s   a n d   i m a g e s .   T h e   m o d i f i e d   A E S   a l s o   c o n s u m e d   l e s s e r   C P U   u s a g e   t h a n   t h e   s t a n d a r d   A E S .   D u r i n g   t h e   t e s t i n g ,   t h e   m o d i f i e d   a l g o r i t h m   a l s o   p r o d u c e d   h i g h e r   a v a l a n c h e   e f f e c t .   T h e r e f o r e ,   t h e   u s e   o f   t h e   b i t   p e r m u t a t i o n   i n   m o d i f i e d   A E S   i n c r e a s e d   t h e   e f f i c i e n c y ,   l e v e l   o f   s e c u r i t y   a n d   o v e r a l l   p e r f o r m a n c e   o f   t h e   a l g o r i t h m   i n   e n c r y p t i n g   t e x t   f i l e s   a n d   i m a g e s .     F o r   f u t u r e   w o r k ,   w e   p l a n   t o   i m p l e m e n t   t h e   m o d i f i e d   a l g o r i t h m   i n   t h e   t r a n s m i s s i o n   o f   i m a g e s   a c r o s s   a   n e t w o r k .   A l s o ,   f u t u r e   w o r k   m a y   e x t e n d   t h e   m o d i f i e d   a l g o r i t h m   t o   a u d i o   a n d   v i d e o   s t a n d a r d s   l i k e   M P E G .       R E F E R E N C E S   [1]   K R.  S a ra f,  V P J a g t a p a nd  A K M i s hra T e x t   a nd  Im a g e  E nc ry p t i on D e c ry p t i on U s i ng  A dva nc e d E nc ry p t i on  S t a nda rd,”   Int . J E m e r g. T r e nds  T e c hn ol . Com put . Sc i . , vol 3, no. 3, p p . 118 126, 2014.   [2]   A M a khm a l i   a nd  H M J a ni , “ Com p a ra t i ve  S t udy  O n E nc ry p t i on A l g ori t hm s  A nd P rop os i ng  A  D a t a  M a na g e m e nt   S t ruc t ure ,”   Int J . Sc i T e c hnol . R e s . vol . 2, no. 6, p p . 42 48, 2013.   [3]   H O A l a na z i B.  B.   Z a i da n,  A A Z a i da n,  H A J a l a b, M . S ha bbi r, a nd Y . A l - N a bha ni , “ N e w  Com p a ra t i ve  S t udy   Be t w e e n D E S 3D E S  a nd  A E S  w i t hi n N i ne  F a c t ors ,”   J . Com put . , vol 2, no. 3, p p . 2151 9617, 2010.   [4]   S E l   A di a nd  N Ra i s s ouni A E S   E nc ry p t i on  A l g ori t hm   H a rdw a re   Im p l e m e nt a t i on:   T hroug hp ut   a nd  A re a   Com p a ri s on of 128, 192 a nd 256 - bi t s  K e y ,”   Int . J . R e c onf i gur abl e   E m be d.  Sy s t . , vol . 1, no. 2, p p . 67 74, 2012.   [5]   D F G a rc i a P e rform a nc e   E va l ua t i on  of  A dva nc e E nc ry p t i on  S t a nda rd  A l g ori t hm ,”  i 2015 Se c ond  Int e r nat i onal   Conf e r e nc e   on Mat he m at i c s   and Com put e r s  i n Sc i e nc e s   and i n Indus t r y  (MCSI) , 2015, p p . 247 252.   [6]   P P a t i l P N a ra y a nka r,  N a ra y a D .G .,  a nd  M e e na   S .M .,  A   Com p re he ns i ve   E va l ua t i on  of  Cry p t og ra p hi c   A l g ori t hm s :   D E S 3D E S A E S RS A   a nd  Bl ow fi s h,”   P r oc e di Com put Sc i . vol 78,  no.  D e c e m be 2015,  p p 617 624, 2016.   [7]   P K um a a nd  S B.  Ra na D e ve l op m e nt   of  m odi fi e d A E S  a l g ori t hm  for da t a  s e c uri t y ,”   O pt i k  (St ut t g). , vol . 127, no.  4, p p . 2341 2345, 2016.   [8]   R. Re j a ni   a nd  D V   K ri s hna n, “ S t udy   of  S y m m e t ri c   ke y   Cry p t og ra p hy  A l g ori t hm s ,”   Int . J . Com put . T e c h. , vol . 2, no.  2, p p . 45 50, 2015.   [9]   P V   K i ng e S J H ona l e a nd  C.  M Boba de D e s i g of  A E S   P i p e l i ne A rc hi t e c t ure   for  Im a g e   E nc ry p t i on  /   D e c ry p t i on M odul e ,”   Int . J . R e c onf i gur abl e  E m be d Sy s t . , vol . 3, no. 3, p p . 114 118, 2014.   [10]   M R.  D oom un,  K M S S oy j a uda h,  a nd  D Bundhoo,  E ne rg y   c ons um p t i on  a nd  c om p ut a t i ona l   a na l y s i s   of  Ri j nda e l - A E S ,”   2007 3r d IE E E / IF IP   Int Conf . Ce nt A s i a Int e r ne t ICI 2007 , 2007.   [11]   K Ra hi m unni s a M P ri y a   Z a c h,  S S ure s K um a r,  a nd  J J a y a kum a r,  E ffi c i e nt   t e c hni que s   for t he  i m p l e m e nt a t i on  of  A E S   S ubBy t e   a nd  M i x Col um t ra ns form a t i ons ,”   i A dv anc e s   i Int e l l i ge nt   Sy s t e m s   and  Com put i ng 2012,  vol 176 A IS C, no. V O L 1, p p . 497 506.   [1 2]   S Re hm a n,  S Q . H us s a i n, W . G ul , a nd Is ra r, “ Cha ra c t e ri z a t i on of A dva nc e d E nc ry p t i on S t a nda rd (A E S ) for T e x t ua l   a nd Im a g e   da t a ,”   Int . J . E ng.  Com put . Sc i . , vol 5, no. O c t obe r, p p . 18346 18349, 2016.   [13]   N T y a g i   a nd  P ri y a nka A   S urve y   on  E ns e m bl e  of   M odi fi c a t i ons  on A E S  A l g ori t hm ,”   J . B as i c  A ppl . E ng. R e s . , vol 1, no. 7, p p . 19 24, 2014.   [14]   V C.  K ora di a M odi fi c a t i on i n A dva nc e d E nc ry p t i on,”   J . Inf or m at i on, Knowl . R e s . Com put . E ng. , vol . 2, no. 2, p p 356 358, 2013.   [15]   F V   W e nc e s l a o,  B.  D G e ra rdo,  a nd  B.  I.  T T a ng ui l i g Modi f i e A E A l gor i t hm   U s i ng  Mul t i pl e   S - B ox e s ,   i S e c ond  Int e rna t i ona l   Confe re nc e   on  E l e c t ri c a l E l e c t roni c s Com p ut e E ng i ne e ri ng   a nd  t he i A p p l i c a t i ons   (E E CE A 2015) 2015, vol 5, no. 1, p p . 1 9.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2502 - 4 7 5 2   I n d o n e s i a n   J   E l e c   E n g   &   C o m p   S c i ,   V o l 11 ,   N o .   3 S e p t e m b e r   201 8   :     942     9 48   948   [16]   S A nw a rul   a nd  S A g a rw a l Im a g e   e nc i p he ri ng   us i ng   m odi fi e A E S   w i t s e c ure   ke y   t ra ns m i s s i on,”   Com m un.  Com put . Sy s t -   P r as ad al . , p p . 137 142, 2016.   [17]   M A E l - w a he d,  S M e s ba h,  a nd  A S houkry E ffi c i e nc y   a nd  S e c uri t y   of  S om e   Im a g e   E nc ry p t i on  A l g ori t hm s ,”   P r oc . Wor l d Con gr . E ng. , vol I, p p . 4 7, 2008.   [18]   Y. - Q Z ha ng   a nd  X . - Y W a ng A na l y s i s   a nd  i m p rove m e nt   of  a   c ha os - ba s e s y m m e t ri c   i m a g e   e nc ry p t i on  s c he m e   us i ng   a  bi t - l e ve l   p e rm ut a t i on,”   Nonl i ne ar  D y n. , vol 77, no. 3, p p . 687 698, A ug . 2014.   [19]   E T ha m bi ra j a G Ra m e s h,  a nd  R.  U m a ra ni A   S urve y   on  V a ri ous   M os t  Com m on E nc ry p t i on T e c hni que s ,”   Int . J A dv . R e s . Com put . Sc i Sof t w. E ng. vol . 2, no. 7, p p . 226 233, 2012.   [20]   H A l i - P a c ha N H a dj - S a i d,  A A l i - P a c ha M M a m a t a nd  M A M oha m e d,  A E ffi c i e nt   S c he m a   of   a   S p e c i a l   P e rm ut a t i on  Ins i de   of  E a c P i x e l   of  a Im a g e   for  i t s   E nc ry p t i on,”   Indone s J . E l e c t r . E ng. Com put . Sc i . , vol . 11, no.  2, 2018.   [21]   C.  D e w a ng a a nd  S A g ra w a l A   N ove l   A p p roa c t Im p rove   A va l a nc he   E ffe c t   of  A E S   A l g ori t hm ,”   J A dv R e s Com put . , vol . 1, no. 8, 2012.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.