I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m pu t er   E ng ineering   ( I J E CE )   Vo l.   15 ,   No .   2 A p r il   20 25 ,   p p .   1 9 0 0 ~ 1 9 1 1   I SS N:  2088 - 8 7 0 8 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijece. v 15 i 2 . pp 1 9 0 0 - 1 9 1 1           1900       J o ur na ho m ep a g e h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m   Dev elo pment and  ana ly sis  of sy mm etric   encryp tion  alg o rithm       Arda bek   K ho m py s h 1, 2 ,   Dilmu k ha nb et   Dy us enba y ev 1 M ura t k ha M a x m e t 2   1 I n f o r mat i o n   S e c u r i t y   L a b o r a t o r y ,   I n st i t u t e   o f   I n f o r ma t i o n   a n d   C o m p u t i n g   Te c h n o l o g i e s,  A l ma t y ,   K a z a k h st a n   2 D e p a r t me n t   o f   U n i v e r si t y   H u m a n i t a r i a n   S u b j e c t s,   E g y p t i a n   U n i v e r s i t y   o f   I sl a m i c   C u l t u r e   N u r - M u b a r a k ,   A l m a t y ,   K a z a k h s t a n       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ap r   1 2 ,   2 0 2 4   R ev is ed   Oct  2 4 ,   2 0 2 4   Acc ep ted   No v   2 0 ,   2 0 2 4       Th is  p a p e i n tro d u c e a   n e b l o c k   e n c ry p ti o n   a lg o rit h m   d e sig n e d   fo th e   c ry p to g ra p h ic  p r o tec ti o n   o d a ta.  Th e   p a p e i n tro d u c e a n d   e x p lai n a   n e wly   d e v ise d   e x p o n e n ti a ti o n   m o d u lo   ( EM tran sf o rm   m e th o d ,   u ti li z e d   to   o b tai n   th e   S - b lo c k ,   a n   e ss e n ti a e lem e n t   with i n   t h e   p re se n ted   a lg o rit h m .   m e th o d   o o p ti m izin g   th e   c h o ice   o k e y a n d   in c re a sin g   th e   e fficie n c y   o c a lcu latio n   wa a lso   u se d .   It   is  p r o p o s e d   th a t   i n c o rp o ra ti n g   c h a ra c teristics   o f   c ry p to g ra p h ic  p rimiti v e fu n c ti o n i n g   wit h in   t h e   G a lo is  field   in to   t h e   a lg o rit h m   c a n   lea d   to   fa v o ra b l e   o u tco m e s.  To   in c re a se   th e   e n c ry p t io n   a lg o rit h m ' sp e e d ,   n o n - p o siti o n a p o ly n o m ial  n o tati o n   s y ste m a n d   a   wo rk i n g   b a se   in d e x   tab le  a re   u se d .   T h e   p a p e d isc u ss e th e   imp le m e n tatio n   o a n   e n c ry p ti o n   a l g o ri th m   in   C+ +   a n d   e x a m in e t h e   sta ti stica c h a ra c teristics   o th e   re su l ti n g   c ip h e rtex ts.  F o e x p e rime n tal   tes ti n g   o f   sta ti stica sa fe ty ,   a   se t   o f   sta ti sti c a tes ts  b y   Na ti o n a I n stit u te  o f   S tan d a rd s   a n d   Tec h n o lo g y   ( NIST )   a n d   D.   Kn u th   wa u se d .   F u r th e rm o re ,   th e   re su lt in g   S - b o x   wa e x a m in e d   u sin g   li n e a r,   d iffere n t ial,   a n d   a lg e b ra ic  c r y p tan a ly sis   tec h n iq u e s.  I n   th e   fu t u re ,   th is   p r o p o se d   S - b o x   will   b e   imp lem e n t e d   i n   t h e   e n c ry p ti o n   a lg o rit h m   b e in g   d e v e lo p e d   fo th e   p re li m in a ry   e n c r y p ti o n   o f   c o n fid e n ti a d a ta.   K ey w o r d s :   Alg eb r aic  an aly s is   E x p o n e n tiatio n   m o d u lo   Galo is   f ield   No n p o s itio n al  p o ly n o m ial  n o tatio n s   S - b lo ck   Strict  av alan ch cr iter io n   Sy m m etr ic  en cr y p tio n   alg o r ith m   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Ar d ab ek   Kh o m p y s h     I n f o r m atio n   Secu r ity   L ab o r ato r y ,   I n s titu te  o f   I n f o r m atio n   an d   C o m p u tin g   T ec h n o lo g ies   Alm aty ,   Kaz ak h s tan   Dep ar tm en t o f   Un iv er s ity   Hu m an itar ian   Su b jects,  E g y p tian   Un iv er s ity   o f   I s lam ic  C u ltu r Nu r - Mu b ar a k   Alm aty ,   Kaz ak h s tan     E m ail: a r d ab ek @ m ail. r u       1.   I NT RO D UCT I O N   Giv en   th at  n atio n al  s ec u r ity   is   o n o f   th p r io r ity   a r ea s   in   an y   c o u n tr y ' s   d ev elo p m en t   s tr ateg y ,   in f o r m atio n   s ec u r ity   s tan d s   o u as  o n o f   its   m o s cr u cial  co m p o n e n ts .   C o n s eq u en tly ,   th d ev elo p m e n o f   s af e   an d   ef f icien in f o r m atio n   p r o c ess in g   s y s tem s   i s   k ey   p r io r it y   f o r   e v er y   n atio n   [ 1 ] .   T o   ad d r ess   th ch allen g o f   cr ea tin g   n ew  in f o r m atio n   s ec u r ity   tech n o lo g ies,  it  is   n ec ess ar y ,   o n   th o n h an d ,   to   p r o v id h ig h - s p ee d   p r o ce s s in g   an d   h an d le  la r g am o u n o f   in f o r m atio n ,   wh i le  o n   th o th er   h a n d ,   to   c o n tr o ac ce s s   to   it  an d   en s u r th n ec ess ar y   le v el  o f   in f o r m atio n   p r o tectio n .   I n   K az ak h s tan ' s   in f o r m atio n   s ec u r ity   s p h er e,   f o r eig n   eq u ip m en an d   s o f twar tr an s p ar en to   th eir   d e v elo p er s   ar e   p r im ar ily   u s ed .   T h e r ef o r e ,   th d ev elo p m en o f   d o m esti cr y p to g r ap h ic  in f o r m atio n   s ec u r ity   f ac ilit ies,  in clu d in g   d o m esti lig h tweig h e n cr y p tio n   alg o r ith m s   [ 2 ]   b ased   o n   p r ev io u s ly   d ev el o p ed   e n cr y p tio n   alg o r ith m s ,   is   cu r r en tly   cr itical  task .   T h I n f o r m atio n   Secu r ity   L ab o r ato r y   at  th I n s titu te  o f   I n f o r m atio n   an d   C o m p u tatio n al  T ec h n o lo g ies  o f   th e   Min is tr y   o f   Scien ce   a n d   Hig h er   E d u ca tio n   o f   th e   R ep u b lic   o f   K az ak h s tan   co n d u cts   r esear ch   an d   d e v elo p m e n o f   n ew  e n cr y p tio n   s y s tem s ,   elec tr o n ic  d ig ital  s ig n atu r es,   cr y p t o g r ap h ic  k e y   g en er atio n ,   an d   au t h en ticatio n   s y s tem s   [ 3 ] ,   [ 4 ] .   T h is   i n clu d es  cr ea tin g   s o f twar e - b a s ed   cr y p to g r ap h ic  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         Dev elo p men t a n d   a n a lysi s   o s ymm etr ic  en cryp tio n   a lg o r ith ( A r d a b ek   K h o mp ysh )   1901   in f o r m atio n   s ec u r ity   f ac ilit ies  b ased   o n   th ese  s y s tem s .   C o n d u ctin g   r esear ch   an d   d e v elo p m en in   th is   d ir ec tio n   is   ess en tial  f o r   o u r   co u n tr y .   I t a im s   to   ad v a n ce   th e   d ev elo p m en o f   d o m esti in f o r m atio n   s e cu r ity   s y s tem s   an d   cr ea te  s o f twar an d   h ar d wa r co m p lex es  f o r   p r ac tical  u s e.   Acc o r d in g   t o   th p r o ject  s ch e d u le,   wo r k   h as  b ee n   ca r r ied   o u to   d ev elo p   s y m m etr ic  b lo ck   en cr y p tio n   c r y p to g r ap h ic  alg o r ith m s ,   ass ess   th eir   s ec u r ity ,   a n d   im p lem en th em   in   s o f twar an d   h ar d war e.   So   th at,   cr ea ti o n   o f   th in f o r m atio n   s ec u r ity   to o ls   th at  m ee m o d er n   r e q u ir em e n ts   is   o n o f   th to p ical  is s u es.   T h er ar m an y   way s   to   s o lv th ese  p r o b lem s ,   o n o f   th e   m o s ef f ec tiv way s   to   u s cr y p to g r ap h ic  m eth o d s ,   s u ch   as  cr y p to g r ap h ic  p r o tectio n   s y s tem s .   Sy m m etr ic   b lo ck   e n cr y p tio n   al g o r ith m s   ar cu r r en tly   th m ain   c r y p to g r ap h ic   m ea n s   o f   r eli ab le  p r o tectio n   o f   co n f id en tiality   wh e n   p r o ce s s in g   co n f id en tial  in f o r m atio n   in   in f o r m atio n   an d   telec o m m u n i ca tio n   s y s tem s   [ 5 ] Mo d er n   s y m m etr ic  b l o ck   cip h er s   ar p r im a r ily   b u ilt  o n   th b asis   o f   two   ap p r o ac h es:  th Feis tel  n etwo r k   an d   th s u b s titu tio n - p er m u tatio n   n etwo r k   ( SP   n etwo r k ) .   As  y o u   k n o w,   cip h er s   ar b ased   o n   r e v er s ib le   tr an s f o r m atio n s   o f   p lain tex t.  W h en   d ev elo p in g   th em ,   it  is   n ec ess ar y   to   en s u r th at  ea ch   o f   th o p er atio n s   p er f o r m ed   is   b o th   cr y p to g r a p h ically   s ec u r a n d   r ev er s ib le  i f   th k ey   is   k n o w n   [ 6 ] .   Mo d er n   cip h e r s   ar b ased   o n   Ker k h o f f s   p r i n cip le,   ac co r d in g   to   wh ich   th s ec r ec y   o f   th cip h er   is   en s u r ed   b y   th s ec r ec y   o f   th k ey ,   an d   n o b y   th s ec r ec y   o f   th e   en cr y p tio n   alg o r ith m .   B lo ck   cip h er   alg o r ith m s   ar an   in te g r al  p ar o f   m o d e r n   in f o r m atio n   tech n o lo g y   an d   co n tin u e   to   b r ele v an a n d   in   d em an d   in   th e v er - ev o lv in g   f ield   o f   cy b er s ec u r ity .   T h an k s   to   th e f f o r ts   o f   s cien tis ts ,   b lo ck   cip h er   alg o r ith m s   co n tin u to   im p r o v e,   en h a n cin g   th e   lev el  o f   d ata  s ec u r ity ,   wh o s r o le  is   co n s tan tly   in cr ea s in g   in   th r ap id ly   c h an g i n g   wo r ld   o f   d ig ital te ch n o lo g y .   Me th o d s   o f   cr y p t o g r a p h ic  in f o r m atio n   p r o tectio n   ar e   d iv e r s d ep en d i n g   o n   f u n ctio n al  task s .   Fo r   ex am p le,   en c r y p tio n   o f   la r g a m o u n ts   o f   i n f o r m atio n   at  h i g h   s p ee d s .   Nu m er o u s   s tu d ies  h a v b ee n   u n d e r tak en   to   ad d r ess   th ese  ch allen g es,  r esu ltin g   in   th d ev elo p m e n o f   n ew  b lo ck   en c r y p tio n   alg o r ith m   [ 7 ] .   I n   th e   d ev elo p e d   alg o r ith m ,   to   s o lv s u ch   p r o b lem s ,   two   d if f er en m ath em atica m eth o d s   ar u s ed .   T h ey   ar e:   i)   p o l y n o m ial   s y s tem   o f   r e s id u class es  o r   n o n - p o s itio n al  p o l y n o m ial   n o tatio n   s y s tem s   ( NPNs ) an d   ii)  ca lcu latio n   o f   th d eg r ee   u s in g   an   in d ex   tab le  in   th m o d u lar   ex p o n e n tiatio n   in   ex ten d ed   Galo is   f ield    ( ) .     No n - p o s itio n al   p o ly n o m ial  n o tatio n s   ( NPNs ) .   T h er e   ar e   n u m er o u s   wo r k s   b y   s cien tis ts   o n   n u m b e r   s y s tem s ,   in clu d in g   th r esid u n u m b er   s y s tem   ( R NS) .   I n   1 9 5 5 ,   th C ze ch   en g in ee r   M.   Vala c h   f ir s t in tr o d u ce d   th id ea   o f   u s in g   r esid u al   class es  in   th f ield   o f   c o m p u ter   t ec h n o lo g y ,   an d   h e   was  ac tiv e ly   s u p p o r ted   b y   th e   C ze ch   m ath em atician   A.   Sv o b o d a.   I n   p r ac tice ,   t h is   id ea   h a s   p r o v en   to   b th m o s ef f ec tiv ap p r o a ch ,   b ased   o n   th C h in ese  r em ain d e r   th e o r em   [ 8 ] .   Prio r   to   th is ,   th c o n ce p was  co n s id er ed   f u n d a m en tal  th eo r em   in   ab s tr ac alg eb r a,   ca p tu r in g   th e   in ter est  o f   m an y   g r o u p s   o f   s c ien tis ts ,   u ltima tely   lead in g   to   t h em er g e n ce   o f   n ew  s cien tific   d is cip lin k n o wn   as  m o d u lar   ar ith m etic.   C u r r en tly ,   th r esid u al  class es   ar u s ed   in   r ad i o   en g in ee r in g ,   s p ac tech n o lo g y ,   v ar io u s   s ch em tec h n iq u es,  c r y p to g r ap h y   an d   m an y   o th er   f i eld s   [ 9 ] .   On o f   th tr en d s   o f   m o d u le   ar ith m etic  d ev elo p m en t,  as  ex p lo r ed   in   th wo r k s   o f   Kaz ak h s tan 's   s cien tis B iy ash ev   an d   Ny s s an b ay ev a   [ 3 ] ,   in v o lv es  in v esti g atin g   th c r ea tio n ,   a n aly s is ,   an d   ap p licatio n   o f   non - p o s itio n al  p o ly n o m ial  n o tatio n s .   He  em p h asized   th at  p o ly n o m ial  alg eb r co u l d   en co m p ass   an y   ir r ed u cib le   p o ly n o m ial   m o d u le,   p r o v id ed   p r o o f   o f   th e   C h in ese  r em ain d e r   th e o r em   f o r   p o ly n o m ials ,   a n d   estab lis h ed   r u les  f o r   ar ith m etic  o p er atio n s   with in   th p o ly n o m ial  s y s tem ,   as  well  as   d e f in in g   p o ly n o m ial   r ec o v er y   b y   r esid u e.   L et  u s   d escr ib th co n s tr u ctio n   o f   n o n - p o s itio n al  p o ly n o m ial  n o tatio n s .   I f   th n u m b er   o f   p o ly n o m ials   1 ( ) , 2 ( ) , , ( )   wh ich   ca lled   w o r k in g   b ases   ar g iv e n ,   th e n   i n   NPNs   an y   p o ly n o m ial  ( ) ,   ca n   b r ep r esen ted   as  a   s eq u en ce   o f   r esid u es  o f   d iv id in g   it   b y   th c h o s en   wo r k in g   b ase  n u m b er s   [ 1 0 ]   r esp ec tiv ely :     ( ) = ( 1 ( ) 2 ( ) , 3 ( ) , , ( ) ) .   (1 )     wh er ( ) = 1 ,   is   d ef in ed   b y   ( 2 ) :     ( ) ( ) (  ( ) ) .     ( 2 )     T h en   th wo r k in g   r an g in   NP Ns is   d ef in ed   as  ( 3 ) :     ( ) = ( ) . = 1     ( 3 )     I f   th wo r k in g   b ase  n u m b er s   d eg r ee   eq u al  to   1 , 2 , , ,   th en   th NP Ns’  wo r k in g   r an g d e g r ee   m   will  b eq u al  to   th eir   s u m :     = = 1 .     ( 4 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   2 Ap r il   20 25 :   1 9 0 0 - 1 9 1 1   1902   T h o p er atio n   o f   m o d u lar   e x p o n e n tiatio n   in   th ex ten d e d   Galo is   f ield    ( )   [ 1 1 ] .   I n   m a n y   s cien tific   p ap er s   s h o w n   th at   t h    f ield   h as  m an y   p o s s ib ilit ies  in   th e   d ev el o p m en t   o f   v a r io u s   cr y p t o g r a p h ic  f u n ctio n s ,   p lain tex t   en cr y p tio n ,   an d   e n s u r in g   th e   co n f id en t iality   an d   in teg r ity   o f   in f o r m atio n   [ 1 2 ] .   On e   o f   th em   is   cu r r en tly   o p er atio n   o f   m o d u lar   ex p o n en tiatio n   u s ed   in   th R iv est Sh am ir Ad lem an   ( R SA )   an d   El - Gam al,   Dif f ie - Hellm an   alg o r ith m s .   T h d ata  en c r y p ti o n   f o r m u la   b y   u s in g   th e   o p er atio n   o f   m o d u lar   ex p o n e n tiatio n   in   th e   ex ten d e d   f ield    ( ) .   is   d ef in ed   as  ( 5 )   [ 1 3 ] :     ( ) = ( )  ( ) .     ( 5 )     wh er ( )   is   p lain tex t;    is   k ey ;   an d   ( )   is   cip h er tex t.   Me s s ag d ec r y p tio n   f o r m u la:     ( ) ( )  ( ) .   ( 6 )     Her we  ca lcu late  th p lain tex t b y   f in d in g   th e   in v er s elem e n t o f   th at  s atis f ies th eq u ati o n :       ( ) 1 1  ( 2  ( ) 1 ) .     ( 7 )     wh er  - th d eg r ee   to   ( ) .   T h en ,   th d ec r y p tio n   f o r m u la  b ased   o n   ( 7 )   ca n   b e x p r ess ed   as ( 8 ) :     ( ) ( ) 1  ( ) .     ( 8 )       2.   SYM M E T R I E N CRYP T I O AL G O RIT H M   ( SE A1 2 8 )   I n   th e   d esig n   o f   t h p r o p o s ed   en cr y p tio n   alg o r ith m ,   t h ex p o n e n tiatio n   m o d u lo   ( E M)   tr an s f o r m   m eth o d   is   u s ed .   T h is   m eth o d   f u n ctio n s   in   n o n - p o s itio n a p o ly n o m ial  n o tatio n   s y s tem ,   u tili zin g   m o d u lar   ex p o n e n tiatio n   i n   th e   ex te n d ed   Galo is   f ield    ( ) ,   an d   i n c o r p o r ates   an   S - b lo ck   s u b s titu tio n   ta b le.   All  m eth o d s   u s ed   ar d escr i b ed   b elo w.   Fig u r es  1   an d   2   illu s tr ate  th p r o p o s ed   b l o c k   en cr y p tio n   an d   d ec r y p tio n   alg o r ith m .   T h m a in   p ar am eter   o f   th alg o r ith m :   i)   b lo ck   s ize  1 2 8   b its ,   ii)  k ey   s ize  1 2 8   b its ,   an d   iii)  n u m b er   o f   r o u n d s   8 .           Fig u r 1 .   T h s ch em o f   b lo c k   en cr y p tio n   alg o r ith m   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         Dev elo p men t a n d   a n a lysi s   o s ymm etr ic  en cryp tio n   a lg o r ith ( A r d a b ek   K h o mp ysh )   1903       Fig u r 2 .   T h s ch em o f   b lo c k   d ec r y p tio n   alg o r ith m         T h en cr y p tio n   p r o ce s s   ca n   b e   d iv id ed   i n to   4   s tag es:   Stag e   1 :   I n co m i n g   d ata  is   d i v id ed   in to   1 2 8 - b it   s eg m en ts .   I f   th f i n al  s eg m en t   is   s h o r ter   th an   1 2 8   b its ,   it  is   p ad d ed   with   ze r o s   ( wh ich   ar later   r em o v ed   d u r in g   d ec r y p tio n ) .   E ac h   1 2 8 - b it  s eg m e n is   th en   co m b in ed   with   1 2 8 - b it k ey   u s in g   an   XOR  ( )   o p er atio n .   T h 1 2 8 - b it  r esu lt  is   s p lit  in to   f o u r   3 2 - b it  s u b - b lo ck s ,   wh ic h   ar th e n   p r o ce s s ed   in   th n ex t stag es.   Stag e   2 :   T h f ir s t a n d   s ec o n d   3 2 - b it su b - b lo ck s   u n d e r g o   a n   E co n v er s io n   m eth o d   as p er   s p ec if ied   s ch em e.   Af ter   th is   co n v er s io n ,   b it sh i f t o p er atio n   is   p er f o r m ed   o n   th ese  s u b - b lo ck s .     Stag e   3 :   T h th ir d   an d   f o u r th   3 2 - b it  s u b - b lo c k s   ar p r o ce s s ed   u s in g   a n   S - b o x   s u b s titu tio n   tab le,   ac co r d i n g   to   p r ed e f in ed   s ch em e .   T h e   r esu lts   f r o m   th e   f ir s an d   s ec o n d   s u b - b lo ck s   in   Stag 2   ar th e n   co m b in e d   with   th p r o ce s s ed   th ir d   an d   f o u r th   s u b - b lo c k s   u s in g   m o d u lar   o p e r atio n .   Stag e   4 :   E ac h   i n ter n al   b lo ck   u n d er g o es  s p ec if ic   m o v em en t s   b ased   o n   a   d e f in ed   s ch em e   in   ea ch   en cr y p tio n   r o u n d .   Af ter   th f in al  r o u n d ,   an   ad d itio n al  k ey   is   ad d ed   to   th r esu ltin g   b lo ck   u s in g   m o d u lar   o p er atio n ,   co m p letin g   th e n cr y p tio n   p r o ce s s .   B y   f o llo win g   th ese  s tep s ,   th d ata  is   s ec u r ely   en cr y p ted   an d   ca n   later   b d ec r y p ted   b y   r ev e r s in g   th p r o ce s s .   T h d ec r y p tio n   s ch em o f   th e   alg o r ith m   is   s h o wn   in   Fig u r e   2 .   All  th m eth o d s   u s ed   ar d escr ib ed   b elo w.   No let   u s   talk   s ep ar ately   ab o u th e   co n v er s io n   m eth o d s   co n tain e d   in   th is   p r o p o s ed   SEA  1 2 8   alg o r ith m .   T h ese  m eth o d s   ar e   cr u cial  f o r   e n s u r in g   th p r o p er   tr an s f o r m atio n   o f   d ata  d u r i n g   th e   d ec r y p tio n   p r o ce s s .   E ac h   m eth o d   s er v es  s p ec if ic  p u r p o s e,   s u ch   as  b it   m an ip u latio n ,   d ata  s u b s titu tio n ,   an d   p e r m u tatio n ,   to   en s u r th at  th o r ig in al  e n cr y p ted   d ata  is   ac cu r ately   r esto r ed .   T h co m b in atio n   o f   th ese  m eth o d s   is   d esig n ed   to   p r o v i d h i g h   lev el  o f   s ec u r ity   wh ile  m ain tai n in g   ef f icien cy   in   d ec r y p tio n .     2 . 1 .     E x po nentia t io m o du lo   t ra ns f o rm   m et ho d   NPNs   b ased   o n   th o p er atio n   o f   m o d u lar   ex p o n en tiatio n   in   th ex ten d ed   Galo is   f ield    ( ) co n s is ts   o f   th r ee   s tag es i)   cr ea tio n   o f   wo r k in g   b ases   s y s tem   an d   s elec tio n   o f   ar r a n g em en o r d er ,   ii)   r o u n d   k ey s   f o r m atio n ,   an d   iii)   in p u t   d ata  co n v er s io n   an d   in v e r s c o n v er s io n .   T h e   f ir s s tag e   in v o lv es  estab lis h in g   a   wo r k in g   b ase  s y s tem   an d   d e ter m in in g   th o r d e r   o f   ar r an g em en t,   wh ich   is   cr itical  f o r   th e   ef f icien cy   o f   s u b s eq u en o p er atio n s .   I n   th e   s ec o n d   s tag e,   r o u n d   k e y s   ar g en er ated   f r o m   th in itial  k e y ,   p lay in g   k e y   r o le  in   th en cr y p tio n   p r o ce s s   b y   p r o v id i n g   th n ec ess ar y   tr an s f o r m atio n   at  ea c h   r o u n d .   Fin ally ,   th th ir d   s tag e   f o cu s es  o n   co n v er tin g   th in p u d ata  f o r   p r o ce s s in g   an d   en s u r in g   its   p r o p er   in v e r s co n v er s io n ,   en ab lin g   co r r ec t d ec r y p tio n   an d   r etr iev al  o f   th o r ig in al  d ata.   No w,   le t's   lo o k   at  th s tr u ctu r e   o f   th es s tep s .   T h f ir s s tag e.   C o n s id er   th s tag o f   s elec tio n   th wo r k in g   b ases .   L et  th n u m b e r   o f   d eg r ee s   o f   th b in ar y   s eq u e n ce   o f   ir r ed u cib le   p o ly n o m ials   ac co r d in g ly   1 eq u al  to   1 2   eq u al  to   2   eq u al  to     [ 4 ] .   I n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   2 Ap r il   20 25 :   1 9 0 0 - 1 9 1 1   1904   th is   ca s th h ig h est  d eg r ee   o f   wo r k in g   b ases   is   eq u al  to     an d   at  th s tag es  o f   s elec tio n   o f   wo r k in g   b ases   with   d eg r ee   ,   u p   to   = 1 ,     we  f in d   all  th p o s s ib le  s o lu tio n s   o f   th alg eb r aic  eq u atio n   th at  s atis f y   th ( 5 )   [ 5 ] ,   [ 1 0 ] :     1 1 + 2 2 + + = .      ( 9 )     wh er 0 ,   = 1 , :   u n k n o wn   co e f f icien t ,   :   th n u m b er   o f   ir r e d u cib le  p o ly n o m ials   with   s elec te d   d eg r ee ,   :   th n u m b er   o f   ir r ed u cib le  p o ly n o m ials   with   all    d eg r ee ,   wh er 1 ,   th n u m b er   o f   all  th wo r k in g   b ases   is   as   ( 1 0 ) :     = 1 + 2 + + .     ( 1 0 )       T h s ec o n d   s tag e.   Fo r   th im p lem en tin g   th tr a n s f o r m   m et h o d   b ased   o n   th o p er atio n   o f   m o d u lar   ex p o n e n tiatio n   in   th e   ex ten d ed   Galo is   f ield ,   th v alu es    an d   1 ar o b tain e d   b y   th p s eu d o r a n d o m   s eq u en ce   g en er ato r   ( PS G) :   i)   th co n s tr u cti o n   o f   s eq u en ce ,   ii)  d iv is io n   r ec eiv ed   b i n ar y   s eq u en ce   b y   s elec ted   wo r k in g   b ases   in   ac co r d a n ce   with   th d eg r ee ,   iii)  s u b s tit u te  th b in ar y   s eq u e n ce   s y s tem   to   th d ec im al  s y s tem ,   an d   iv )   s elec t th v al u   o b tain ed   as GCD   ( ,  ( ( ) 1 ) =1 .   T h th ir d   s tag e.   I is   k n o wn   th at  th d ata  en cr y p tio n   s p e ed   r eq u ir es  lo o f   tim b ased   o n   th e   o p er atio n   o f   m o d u lar   ex p o n en tiatio n   ac co r d in g   to   th f o r m u la  ( 1 5 ) .   Ho wev er ,   it  is   ad v is ab le  to   u s NPN s   to   in cr ea s s p ee d   o f   th ca lc u latio n   o f   th is   p r o ce d u r e.   T h e r ef o r e,   let  u s e   th NPNs   f o r   d ata   en cr y p tio n   p r o ce d u r e,   in   th is   ca s e   in   t h p r o p o s ed   alg o r ith m   w o r k in g   b ases   in   Galo is   f ield    ( 2 )   s elec ted   in   ac co r d an ce   with   t h f o r m u la  ( 9 ) .     I n   th p r o p o s ed   tr an s f o r m   m e th o d ,   in p u d ata  is   p r o v id e d   a s   len g th   o f   1 2 8   b its .   T h en   it  d iv id ed   in to   3 2   b its   b lo ck s   an d   wo r k s   with   ea ch   b lo ck .   E ac h   3 2 - b its   b lo ck   is   d i v id ed   in to   p ar ts   ac c o r d in g   t o   th e   wo r k in g   b ases   d eg r ee .   T h e   o b tain e d   p a r t a cc o r d in g   to   th e   f o r m u la  ( 1 )   s h o wn   as a   s eq u en ce   o f   r e m ain s   in   NPNs :     ( ) = 1 ( ) , 2 ( ) , 3 ( ) , , ( )   ( 1 1 )     wh er ( )   -   o b tain ed   p ar ts ,   = 1 , .   Fo r   th tr an s f o r m atio n   o f   th s p litt ed   b lo ck s   th at  o b tain ed   b y   f o r m u la   ( 1 1 )   ex p r ess   as  ( 1 2 )   [ 8 ]           ( ) = ( )  ( ) ,   = 1 , .     ( 1 2 )     cip h er tex ts   s y s tem s   o b tain ed   b y   f o r m u la  ( 1 2 )   e x p r ess   as   ( 1 3 ) :     ( ) = 1 ( ) , 2 ( ) , 3 ( ) , , ( ) .     ( 1 3 )     I n   th is   ca s e,   th in v e r s tr an s f o r m   co r r esp o n d s   to   f o r m u la  ( 8 )   is   eq u al  to :     ( ) = ( ) 1  ( ) .     ( 1 4 )     Ob tain ed   p lain tex ts   ( 1 1 )   b y   f o r m u la  ex p r ess   as   ( 1 5 ) :     ( ) = 1 ( ) , 2 ( ) , 2 ( ) , , ( ) .     ( 1 5 )     I n   th p r o p o s ed   alg o r it h m   f o r   ea ch   b lo ck   ca lcu late  in v er s o f   u s ed   k ey :     ( ) 1 1  (  ( ( ) 1 ) , = 1 , .   ( 1 6 )     I is   k n o wn   in   th E tr an s f o r m   m eth o d   ca lcu latin g   th ex p o n e n tiatio n   p r o ce s s   tak es  lo n g   tim e.   Ho wev er ,   in   th p r o p o s ed   al g o r ith m   ca lcu latin g   th e x p o n e n tiatio n   b y   cr ea tin g   an   in d e x   tab le,   co n s eq u en tly   th s p ee d   o f   ca lcu latio n   i n cr e ases .   I n   th E tr an s f o r m   ac c o r d in g   to   s elec ted   wo r k in g   b a s es  ( )   th in d ex   tab le  ar f illi n g   in   b y   ( 1 7 )     ( ) =  ( ) , = ,   2  ( ( ) ) 1     ( 1 7 )       -   p r im itiv elem e n t o f   a   m u lti p licativ g r o u p   in   f ield    ( ) ;   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         Dev elo p men t a n d   a n a lysi s   o s ymm etr ic  en cryp tio n   a lg o r ith ( A r d a b ek   K h o mp ysh )   1905   Fo r   ex am p le:  L et  co n s id er   th in d ex   tab le  o f   ir r ed u cib le  p o ly n o m ial  wh er wo r k in g   b as es  eq u al  to   ( ) = 3 + + 1   in   th f ield    ( 2 3 )   as  s h o wn   in   T ab l 1 .   T h is   p o ly n o m ial  is   s elec ted   f r o m   th e   f in ite  f ield    ( 2 3 ) ,   wh ich   allo ws  f o r   e f f icien c alcu latio n   o f   th m o d u lo   ex p o n en tiatio n   o p er atio n .   An d   th u s o f   an   in d ex   tab le  ac ce ler ated   th e n cr y p tio n   a n d   d ec r y p tio n   p r o ce s s es.  Acc o r d in g   to   th in d ex   t ab le  o f   th s elec ted   wo r k in g   b ases ,   we  in tr o d u ce   th f o llo win g   m ath em atica l e q u atio n :   Acc o r d in g   t o   th in d ex   tab le  o f   th s elec ted   wo r k in g   b ases ,   we  in tr o d u ce   t h m ath em atica l e q u atio n     = ( )  ( ( ) ) .   ( 1 8 )     wh er   -   d eg r ee   o f   ( )   by    o r   in d e x   ( ) .   T h en   we  m o d if y   th f o r m u la  ( 1 2 )   as ( 1 9 ) :     ( ) = ( )  ( ) = ( ( )  ( 2 ( ( ) ) 1 ) )  ( ) .     ( 1 9 )     I n   th in v er s tr an s f o r m   in s tead   o f     in v er s elem en ( ) 1   is   u s ed :     = ( )  ( ( ) )   ( 2 0 )     ( ) = ( ) 1  ( ) = ( ( 1 )  ( 2 ( ( ) ) 1 ) )  ( )     ( 2 1 )     I t is sh o wn   th at  th ca lcu latio n   o f   th in d ex   b y   ( 1 2 )   w o r k s   f a s ter .         T ab le  1 .   ( ) = 3 + + 1   th in d ex   tab le   o f   wo r k in g   b ases   I n   t h e   f o r o f   i n d e x   ( )   I n   t h e   f o r o f   p o l y n o m i a l   ( )     0   0   1   1     2   2   3   + 1     4   2 +     5   2 + + 1   6   1         2 . 2 .     S - blo c k   s ub s t it utio n t a ble   T h u s ed   S - b l o ck   is   u s ed   as  a   s u b s titu tio n   o p er atio n   in   s y m m etr ic  en cr y p tio n   alg o r ith m s .   T h tab le   co n tain s   n - b it  in p u d ata  an d   r an d o m l y   g en e r ated   o u t p u d ata  f r o m   m - b it  in   Fig u r 3 .   S - b lo ck s   ar u s u ally   p ar o f   th co n v e r s io n   m eth o d   an d   ar o f   g r ea im p o r ta n ce   f o r   th cr y p to b ilit y   o f   t h b lo ck   en cr y p tio n   alg o r ith m .   W h en   ch a n g in g   th in p u v alu es  in clu d e d   in   th e   S - b lo ck ,   th b its   in   th o u tp u v alu es  s h o u ld   b e   s elec ted   as a n y .             Fig u r 3 .   S - b l o ck   s u b s titu tio n   tab le       T h way   o f   ch o s en   th e   S - b lo ck   m ay   b d if f er e n t.  B u its   r eliab ilit y   is   d eter m in ed   b y   its   cr y p to g r ap h ic  s tr en g t h .   I is   k n o wn   th at  th S - b lo ck   is   cu r r en tly   u s ed   in   m an y   s y m m etr i b lo ck   en cr y p tio n   alg o r ith m s ,   s u ch   as  B elT ,   ad v an ce d   e n cr y p ti o n   s tan d ar d   ( AE S ) ,   Sh an g Mi  4   ( SM4 ) ,   G OST2 8 1 4 7 - 8 9 ,   d ata   en cr y p tio n   s tan d ar d   ( DE S ) ,   an d   T W OFI SH   [ 1 4 ] .      Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   2 Ap r il   20 25 :   1 9 0 0 - 1 9 1 1   1906   I n   th b lo ck   en cr y p tio n   alg o r ith m   u s in g   th E tr an s f o r m   m eth o d ,   th s elec tio n   o f   th S - b lo ck   is   d eter m in ed   b y   a   m ath em atica tr an s f o r m ati o n .   An   i r r ed u ci b le  p o ly n o m ial  o f   th e   m u ltip li ca tiv g r o u p   in   th Galo is   f ield    ( 2 )   is   ch o s en ,   alo n g   with   an y   p o ly n o m ial  r e f er r e d   to   as  b ases .   T h ch o s en   p o ly n o m ial  is   th en   ex p o n en tiated   b y   th e   elem en ts   o f   th m u ltip licativ g r o u p ,   as sh o wn   in   f o r m u la  ( 2 2 ) .     = ( ) ( ) ( )  ( ) ,     = 0 , 2  ( ( ) ) 1 . )     ( 2 2 )     W h er   is   S - b lo ck ,   ( )   is   p o ly n o m ial  ca lled   b ase,   ( )   is   m u ltip lic ativ g r o u p   elem en ts ,   ( )   is   m o d u le  ir r ed u cib le  p o ly n o m ial.   T h e   S - b o x   p er m u tatio n s   o b tain ed   b y   th p r o p o s ed   m et h o d   a r s h o wn   in   T ab le  2 .       T ab le  2 .   S - b o x   u s ed   in   th p r o p o s ed   en cr y p tio n   alg o r ith m   SEA1 2 8   00   01   02   03   04   05   06   07   08   09   A   B   C   D   E   F   01   1B   34   5E   D4   65   13   EC   8F   C6   92   A8   74   C9   B   F5   8D   F0   FA   14   AD   03   2D   5C   E2   D   AF   35   45   E0   3B   C7   89   9C   2A   1D   6E   E6   61   7F   3C   86   05   77   E4   57   17   80   5F   CF   51   4D   38   EA   D5   7E   27   B2   5B   A3   81   44   FB   F   99   5D   F9   39   F1   E1   20   F3   D7   48   4F   E   82   69   A7   ED   94   F2   CC   7C   11   DA   E7   7A   4B   62   52   60   64   08   D8   D1   12   F7   BB   98   46   CD   67   25   84   33   1F   58   8E   DD   A6   F6   A0   AC   18   19   02   36   68   BC   D9   CA   26   A9   6F   FD   55   21   E8   E3   16   9B   6B   91   85   28   2B   06   5A   B8   B5   1A   2F   6A   8A   B1   76   FF   63   49   54   3A   DC   BD   C2   FE   78   7D   A   EE   B9   AE   2E   71   BE   EF   A2   9A   70   A5   DB   FC   4E   15   B6   37   73   88   87   1E   43   BA   83   72   93   B3   40   97   DF   90   9E   1C   75   D2   3F   AB   59   95   E9   F8   22   C5   BF   F4   96   C4   A4   C0   C8   10   C1   D3   24   9F   07   41   8C   EB   CE   4A   79   66   3E   B0   6D   CB   3D   9D   31   29   30   32   04   6C   D0   09   C3   E5   4C   23   DE   8B   AA   42   A1   B7   2C   47   D6   53   7B   50   56   C   B4   00       3.   E NCRY P T I O A L G O RI T H M S AN A L YS I S   R esear ch   in   th f ield   o f   b lo c k   cip h e r   alg o r ith m s   is   co n d u cted   b y   s cien tis ts   wo r ld wid to   en h a n ce   s ec u r ity   an d   ef f icien c y ,   a n d   d ev elo p   n ew  e n cr y p tio n   m eth o d s .   On e   way   t o   d ete r m in e   th cr y p to g r ap h i c   s tr en g th   o f   b lo ck   cip h er   alg o r ith m s   is   th r o u g h   th eir   s tatis t ical  s ec u r ity .   Stati s tical  s ec u r ity   ( o r   s tr en g th )   o f   b lo ck   cip h er   alg o r ith m s   is   r el ated   to   th eir   ab ilit y   to   with s t an d   v a r io u s   ty p es  o f   cr y p tan a ly s es   b ased   o n   th e   s tatis t ical  p r o p er ties   o f   th cip h er tex t.  T h is   is   cr itical   asp ec o f   s ec u r ity   b ec a u s ce r tain   s tatis tical  ch ar ac ter is tics   o f   th cip h er tex ca n   p r o v id a n   attac k er   with   in f o r m atio n   ab o u th k ey   o r   th o r ig i n al   m ess ag e.   T h en cr y p tio n   alg o r ith m   m o d el  was  im p lem en ted   in   C ++ .   An   an aly s is   an d   ev alu atio n   o f   test s   wer e   co n d u cte d   to   ass ess   th s tat i s tical  s af ety   o f   th p r o p o s ed   alg o r ith m .   Fo r   test in g   th p r o p o s ed   alg o r ith m :     i)   1 5   f iles   o f   d if f e r en t sizes   an d   ii)  1 0   f u ll - k ey   an d   d if f e r en wo r k in g   b ases   wer u s ed .   1 5 0   cip h er tex t o b tain e d   b y   p r o p o s ed   alg o r ith m   wer test ed   to   s ta tis tica s af ety   te s t s .   On o f   th p r im ar y   asp ec ts   in   ev alu atin g   th s tr en g th   o f   cr y p t o g r ap h ic  alg o r ith m s   in v o lv es  ass ess in g   th eir   s tati s tical  s ec u r ity .   I f   th s eq u en ce   o f   cip h er tex ts   g e n er ated   b y   an   e n cr y p tio n   alg o r ith m   p r o v id es  p r o p er ties   o f   r an d o m n ess ,   th e n   th e   alg o r ith m   is   co n s id er ed   s tatis tically   s ec u r e   [ 1 5 ] .   Hen ce ,   th s tatis tical  p r o p er ties   o f   th p r o p o s ed   en c r y p tio n   alg o r ith m   wer ex am in ed   u s in g   D.   Kn u th   an d   NI ST  test s   [ 1 6 ] ,   [ 1 7 ] .   I n   1 9 6 9 ,   Kn u th   [ 1 8 ]   p r esen ted   th f ir s s et  o f   s tatis tical   test s   in   h is   cla s s ic  wo r k   “T h Ar o f   Pro g r am m in g . ”  D.   Kn u t' s   tes ts   ar b ased   o n   a   s tatis tical  cr iter io n ch ec k   f o r   u n co u p led   r u n s ,   c h ec k   f o r   in ter v als,  ch ec k   f o r   co m b in ati o n s ,   test   f o r   co u p o n   co llecto r ,   ch ec k   f o r   p e r m u tatio n s ,   ch ec k   f o r   m o n o to n y   a n d   ch ec k   f o r   co r r elatio n .   T h test s   ar b ased   o n   s tatis tical   2   cr iter io n .   T h ca lc u lated   v alu o f   s tatis t ics  i s   2   with   tab u lar   r esu lts   an d ,   d ep e n d in g   o n   th p r o b a b ilit y   o f   t h ap p ea r a n ce   o f   s u ch   s tatis tics ,   co n clu s io n   is   m ad ab o u its   q u ality   [ 1 9 ] .   D.   Kn u t' s   test s   u s g r ap h ic al  an d   ev al u atio n   test s   to   s tu d y   th e   s tatis tical   p r o p er ties   o f   cip h er tex t.  Gr ap h ic  test s   r e s u lts   m ay   n o b ex ac t,  as  th g r ap h ic  v iewe r   ca n   n o h av an y   ac t u al   r esu lts ,   s o   th er e   m ay   b e   v ar i o u s   d ev iatio n s .   T h e   n u m b er   o f   s u cc ess f u lly   p ass ed   test s   b y   D.   Kn u th   s h o wn   in   Fig u r 4 .   Gr ap h ic  test s   r esu lts His to g r am   o f   th e   d is tr ib u tio n   o f   elem en ts ,   d is tr ib u tio n   o n   th e   p lan e ,   ch ec k i n g   th s er ies,  ch ec k in g   f o r   m o n o to n y ,   b y te  a u to co r r elatio n   f u n ctio n   ( AC F),   b it  au to c o r r elati o n   f u n ctio n   ( AC F),   g r ap h ic  s p ec tr al  test ,   co m p lex ity   p r o f ile  was  test ed   ac co r d in g ly   1 4 7 ,   1 4 8 ,   1 4 9 ,   1 4 3 ,   1 4 4 ,   1 4 7 ,   1 4 9 ,   an d   1 5 0   cip h er tex ts .   Ass ess m en te s r esu lts   s h o wh ich   r esu lts   a r p ass ed   o r   an d   wh ich   ar e   n o as  s h o wn   in     Fig u r 5 .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         Dev elo p men t a n d   a n a lysi s   o s ymm etr ic  en cryp tio n   a lg o r ith ( A r d a b ek   K h o mp ysh )   1907       Fig u r 4 .   Gr a p h ic  test s   r esu lts           Fig u r 5 .   Ass ess m en t te s t r esu lts       Ass es s m en t te s t r esu lt s : c h ec k in g   u n c o u p led   s er ies,  ch ec k in g   f o r   m o n o t o n y ,   i n ter v al  ch ec k ,   ch ec k in g   co m b in atio n s ,   co u p o n   co llect o r   test ,   ch ec k   p er m u tatio n s ,   th co r r elatio n   ch e ck   was  test   p ass ed ,   r esp ec tiv ely ,   1 4 4 ,   1 4 8 ,   1 3 9 ,   1 4 4 ,   1 1 4 ,   1 4 5 ,   1 4 2 ,   an d   1 5 0   cip h e r tex ts .   NI ST  h as  cr ea ted   s ev er al  s tatis ti ca test s   [ 2 0 ] ,   th at   in v o lv e   ca lcu latin g   s tatis tic  r ep r esen tin g   p ar ticu lar   p r o p er ty   o f   a   s eq u e n ce   a n d   co m p a r in g   it  t o   a   r ef e r en ce   s tatis t ic.   T h ese  r ef er en ce   s tatis tics   ar d er iv ed   m ath e m atica lly ,   to p ic   ex ten s iv ely   c o v er ed   in   v ar io u s   th eo r em s   an d   s cien tific   p ap er s   in   th f ield s   o f   cr y p to g r a p h y ,   p r o b a b ilit y   th eo r y ,   an d   n u m b e r   th eo r y .     T o   in v esti g ate  t h s tatis tical  s ec u r ity   o f   th e   p r o p o s ed   SEA1 2 8   e n cr y p tio n   al g o r ith m ,   th e   f o llo win g   NI ST  s tati s tical  te s ts   [ 2 1 ]   wer u s ed f r eq u en cy   ( M o n o b i t)   test ,   f r eq u en cy   test   with in   b lo ck ,   r u n s   test ,     test   f o r   th lo n g est  r u n   o f   o n e s   in   b lo ck ,   b in ar y   m atr i x   r a n k   test ,   d is cr ete  Fo u r ier   tr an s f o r m   ( s p ec tr al)   test ,   non - o v er lap p in g   tem p late  m at ch in g   test ,   o v er lap p i n g   tem p l ate  m atch in g   test ,   Ma u r er s   Un iv er s al  s tatis tical   test ,   lin ea r   co m p lex ity   test ,   s er ial  test ,   ap p r o x im ate  en tr o p y   test ,   C u m u lativ Su m s   ( C u s u m )   test ,   r an d o m   ex cu r s io n s   test ,   r an d o m   ex c u r s io n s   v ar ian t te s t.   I n   ea ch   test ,   P - v alu is   ca lc u lated   to   in d icate   th lev el  o f   r an d o m n ess .   P - v alu o f   1   s ig n if ies  an   id ea lly   r an d o m   s eq u en ce ,   wh i le  P - v alu e   o f   0   in d icate s   a   co m p letely   p r ed ictab le   s eq u e n ce .   T h e   P - v alu e   is   th en   co m p ar ed   to   th r esh o ld   lev el  o f   α   ( r an d o m n ess ) ,   ty p ic ally   s et  at  0 . 0 1 .   I f   th e   P - v alu ex ce ed s   α ,   th e   n u ll   h y p o th esis   is   ac ce p ted ,   an d   th s eq u en ce   is   co n s id er ed   r a n d o m o t h er wis e,   it  is   d ee m ed   n o n - r an d o m .   T h is   p r o ce s s   lead s   to   th e   f o llo win g   co n clu s io n s   [ 2 2 ] :   i)   i f   th e       0 . 01   s atis f ies  th co n d itio n ,   th en   th cip h er tex is   co n s id er ed   r an d o m   with   tr u s lev el  o f   9 9 %;  an d   ii)  if   th    0 . 01   s atis f ie s   t h co n d itio n ,   th en   th e   cip h er te x t is co n s id er ed   n o n - r a n d o m   with   tr u s t le v el  o f   9 9 %.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   2 Ap r il   20 25 :   1 9 0 0 - 1 9 1 1   1908   T h test   to o ass ess e s   r an d o m n ess   b y   an aly zin g   t h p r o p o r tio n   o f   s eq u en ce s   th at  p ass   s tati s tical  tes ts   f o r   h o m o g en eity   an d   ex am in i n g   th d is tr ib u tio n   o f   P - v alu es,  as  d etailed   in   th ar ticle  [ 2 3 ] .   T h is   to o ca n   p er f o r m   all  s tatis tical  test s   s i m u ltan eo u s ly .   I n   th is   ca s e,   p a r am eter s   co m m o n   to   all  test s   ar s eq u en ce   len g th   an d   s am p le  s ize,   b o t h   o f   w h ich   ar r e q u ir ed .   s eq u en ce   le n g th   o f   1 , 0 0 0 , 0 0 0   b its   an d   s am p le   s ize  o f   1 2 8   wer e   s elec ted   as  p a r am eter s   to   test   th cip h er tex o b tain e d   f r o m   th p r o p o s ed   en cr y p tio n   alg o r ith m   f o r   r an d o m n ess .   I f   all  th an d   B   v alu es  ar e   g r ea ter   o r   eq u al  th an   C   an d   r esp ec tiv ely ,   th test   r esu lt   is   PA SS .   T h r esu lt s   o b tain ed   ar p r esen ted   in   Fig u r 6 .   T o   in v esti g ate  t h s tatis tical  s ec u r ity   o f   th e   o u tp u t   s eq u en ce s   o f   th e   SEA  1 2 8   en cr y p tio n   alg o r ith m   u s in g   th NI ST  test s ,   th s am e   1 5 0   f iles   wer u s ed   as  f o r   th e   Kn u th   s tatis tical  test s .   T h n u m b er   o f   s u cc ess f u l   test s   o b tain ed   as a   r esu lt o f   th e   s tu d y   o f   t h SEA1 2 8   en cr y p tio n   alg o r ith m   is   s h o wn   in   Fig u r 7 .           Fig u r 6 .   Descr ip tio n s   in   f in al   an aly s is   r ep o r t           Fig u r 7 .   NI ST  test s   r esu lts   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         Dev elo p men t a n d   a n a lysi s   o s ymm etr ic  en cryp tio n   a lg o r ith ( A r d a b ek   K h o mp ysh )   1909     I is   k n o w n   th at   th d eter m in atio n   o f   th e   cr y p t o g r a p h ic  s tr en g th   o f   b lo ck   en cr y p tio n   alg o r ith m s   is   d ir ec tly   r elate d   to   th s tr en g th   o f   th S - b lo ck   a p p lied   to   th es alg o r ith m s .   T h er e f o r e,   lin e ar ,   d if f er e n tial  an d   alg eb r aic  an aly s is   was  p er f o r m ed   o n   th S - b lo c k   ap p lied   to   th p r o p o s ed   alg o r ith m   a n d   c o m p ar ed   with   o th er   alg o r ith m s   [ 2 4 ] ,   [ 2 5 ] .   T h e   r es u lts   o f   lin ea r   a n d   d if f er e n tial  an aly s is   ar s h o wn   in   T ab le   3 ,   an d   th e   r esu lts   o f   alg eb r aic  an aly s is   ar s h o wn   i n   T ab le  4   a n d   Fig u r 8 .   W u s ed   s tan d ar d   alg eb r aic  an aly s is   to   ev alu ate  th q u ality   o f   th S - b o x   a p p lied   to   th NB C   en cr y p tio n   alg o r ith m .   T h is   an aly s is   in clu d es  b it  in d ep en d en ce ,   n o n lin ea r ity ,   s tr ict  av alan ch cr iter io n ,   an d   p r o b a b ilit ies  o f   b o th   d if f e r en tial  an d   lin ea r   a p p r o x im atio n s   [ 2 6 ] At  least  two   ex am p le s   o f   th r esu lts   o f   ex ec u tin g   th is   en cr y p tio n   alg o r ith m   u n d er   m in im al  co n d itio n s ,   th at  is   to   s ay ,   with   m in im a l d is tu r b an ce s   o n   its   in p u ts   ( o n d if f er e n t b it p e r   ex ec u tio n ) .       T ab le  3 .   L in ea r   an d   d if f e r en tia l c r y p tan aly s is   r esu lts   N a me   A n a l y s i s   M i n i m u m   v a l u e   M a x i m u m   v a l u e   C h i - sq u a r e   v a l u e   D e g r e e   o f   f r e e d o m   D ES   Li n e a r   12   48   4 8 0   9 4 4   D i f f e r e n t i a l   0   16   2 0 5 1 4   1 0 0 7   G O S 2 8 1 4 7 - 89   Li n e a r   2   14   1 2 0   2 2 4   D i f f e r e n t i a l   0   8   4 8 0   2 3 9   G O S R   3 4 . 1 3 - 2 0 1 5   Li n e a r   1 0 0   1 5 6   3 2 6 4 0   6 5 0 2 4   D i f f e r e n t i a l   0   8   1 1 1 2 9 7   6 5 2 7 9   A ES   Li n e a r   1 1 1   1 4 5   3 2 6 3 9   6 5 0 2 4   D i f f e r e n t i a l   0   5   6 7 1 2 3   6 5 2 7 9   P r o p o se d   b l o c k   e n c r y p t i o n     a l g o r i t h m SEA 1 2 8   Li n e a r   1 0 0   1 5 6   3 2 6 4 0   6 5 0 2 4   D i f f e r e n t i a l   0   8   1 1 1 9 6 0   6 5 2 7 9       T ab le  4 .   SAC   an aly s is   o f   S - b o x   ( SEA1 2 8 )     B i t   0   B i t   1   B i t   2   B i t   3   B i t   4   B i t   5   B i t   6   B i t   7   0   1 3 6   1 2 8   1 1 6   1 3 2   1 4 0   1 3 2   1 2 0   1 4 0   1   1 3 2   1 2 0   1 3 2   1 2 0   1 2 4   1 2 8   1 2 0   1 1 2   2   1 2 4   1 2 0   1 2 8   1 3 6   1 2 1   1 1 2   1 3 2   1 3 6   3   1 2 4   1 2 8   1 2 0   1 4 4   1 3 6   1 2 4   1 4 0   1 2 0   4   1 2 8   1 3 2   1 2 0   1 4 4   1 3 6   1 3 2   1 2 0   1 1 6   5   1 2 4   1 2 8   1 3 6   1 2 0   1 4 4   1 2 0   1 3 2   1 2 4   6   1 2 0   1 3 2   1 2 0   1 2 4   1 2 8   1 2 0   1 1 2   1 3 2   7   1 2 8   1 2 0   1 4 4   1 3 6   1 2 4   1 4 0   1 2 0   1 2 4           Fig u r 8 .   Gr a p h ical  r ep r esen tatio n   o f   SAC       4.     CO NCLUS I O   T h p r o p o s ed   alg o r ith m   r elies  o n   e x p o n en tiatio n   m o d u lo ,   tr ea tin g   lar g e - d ig it  n u m b er s   in   r esid u e   class es  wi th in   p o s itio n al  n u m b er   s y s tem   as  s ev er al  s ets  o f   s m aller   d ig its .   T h is   e n ab les  o p er atio n s   u s in g   an   in d ex   ta b le  b ased   o n   th e   s elec ted   wo r k i n g   b ases .   Her e' s   p ar ap h r ased   v er s io n   o f   th e   tex t:  T h is   f ea tu r e   en ab les  q u ick e r   er r o r   d etec ti o n ,   c o r r ec tio n ,   a n d   im p lem en tatio n .   T h e   S - b o x   u s ed   in   th b lo ck   en cr y p tio n   0 . 4 5 3 0 . 4 5 3 0 . 4 3 7 0 . 4 3 7 0 . 5 6 2 0 . 5 2 6 0 . 5 2 6 0 . 5 6 2 0 . 4 9 7 0 . 5 0 4 0 . 4 8 7 0 . 4 9 9 0 . 0 2 7 0 . 0 3 2 0 . 0 1 5 0 . 0 0 3 9 0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 .6 S E A 1 2 8 A E S S - P - B O X S M   4 S A C   v a l u e S A C   c o m p a r i so n M i n i m u m   V a l u e M ax i m u m  v a l u e A v er ag e S q u a r e  D ev i at i o n Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.