I nte rna t io na l J o urna l o f   Adv a nces in Applie d Science s   ( I J AAS)   Vo l.  15 ,   No .   1 Ma r ch   20 26 ,   p p .   2 9 3 ~ 3 0 2   I SS N:  2252 - 8 8 1 4 DOI 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijaas . v15. i 1 . pp 293 - 3 0 2          293       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij a a s . ia esco r e. co m   A nov el circ u la nt  ma trix - ba sed M c Eliece f ra mewo rk  f o r secu re  dig ital co mm unic a tion       Ra v ik um a I na k o t i 1 ,   J a m es  Ste ph en   M ek a 2 ,   P a da la   Ven k a t a   G o pa la   Durg a   P ra s a Reddy 1   1 D e p a r t me n t   o f   C o m p u t e r   S c i e n c e   a n d   S y st e ms E n g i n e e r i n g ,   A n d h r a   U n i v e r si t y ,   V i sa k h a p a t n a m,  I n d i a   2 D r .   B .   R .   A m b e d k a r   C h a i r ,   A n d h r a   U n i v e r si t y ,   V i sa k h a p a t n a m ,   I n d i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ap r   2 4 ,   2 0 2 5   R ev is ed   Dec   2 3 ,   2 0 2 5   Acc ep ted   J an   1 ,   2 0 2 6       M c El iec e   c ry p to s y ste m   is  o ld   a n d   we ll - e x p l o re d   p o st - q u a n tu m   c r y p t o g ra p h y   sy ste m   th a o ffe rs  su p e rio r   se c u rit y   a g a in st  q u a n tu m   a tt a c k s.  T h o u g h   t h e   sy ste m   h o ld g re a p o ten ti a a n d   su p e rio se c u rit y ,   th e   c h a ll e n g e   a ss o c iate d   with   larg e   k e y   siz e h a m a d e   sy ste m   imp r a c ti c a fo m o st  a p p l ica ti o n s.   Th e   first  c h a ll e n g e   a g a i n st  M c El iec e   c ry p t o sy ste m   re m a in it larg e   k e y   siz e s,  wh ich   m a k e   s y ste m   imp ra c ti c a l,   e sp e c ially   w h e n   imp lem e n ti n g   i n tern e o th in g ( I o T )   a n d   m o b i le  c o m m u n ica ti o n   a p p li c a ti o n s .   Ov e rc o m in g   c h a ll e n g e s   a n d   re tai n in g   su p e rio r   se c u rit y   stil re m a in a n   issu e   t o   e x p lo re .   Th is  p a p e p re se n ts  in v e stig a ti o n   in to   u se   o c ircu lan m a tri c e fo M c El iec e   e n c ry p ti o n   sy ste m   t o   a c h iev e   a   c o n si d e ra b le  re d u c ti o n   in   k e y   siz e a n d   e n h a n c e   fa st  e n c ry p t io n   p r o c e ss e s.  Th e   u se   o c irc u lan m a tri c e s’   in h e re n t   p ro p e rti e b o o sts  p e rf o rm a n c e   with o u f o c u sin g   m u c h   o n   sy ste m ’s   se c u rit y .   In   a d d it io n ,   th e   p a p e p re se n ts   se c u rit y   e v a lu a ti o n   p r o c e ss   fo m o d ifi e d   c o m m u n ica ti o n   sy ste m   t o   d e ter m in e   a n d   m it i g a te  we a k n e ss e t h a m ig h a rise ,   c o n sid e rin g   u se   o s o p h is ti c a ted   e n c ry p ti o n   s y ste m s.  F in d in g a n d   re su lt e x p lo re   u se   o f   c ircu lan m a tri c e s,  wh ich   a c h iev e   g re a re d u c ti o n in   k e y   siz e a n d   im p ro v e   e fficie n c y   o p ro c e ss .   S e c u rit y   e v a lu a ti o n   re p o rts   th a t   p ro p e sc ra m b li n g   tec h n iq u e a re   e fficie n a m e n d in g   th e   v u l n e ra b il it ies   a ss o c iate d   with   c ircu lan t   m a tri x   str u c tu re s.  A   m o d ifi e d   M c El iec e   c ry p to s y ste m   u si n g   c ircu lan t   m a tri c e o ffe rs  su p e rio r   d a ta  c o m m u n ica ti o n ,   b a lan c in g   b o t h   stro n g   se c u rit y   a n d   e fficie n c o m p u tati o n a p ro c e ss e s,  m a k in g   s y ste m   id e a fo u se   in   re c e n c o m m u n ica ti o n   sy ste m s.   K ey w o r d s :   C ir cu lan t m atr ix   C o d e - b ased   cr y p to s y s tem   C r y p to g r ap h y   Data   co m m u n icatio n   Mc E liece   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 :   R av ik u m ar   I n a k o ti   Dep ar tm en t o f   C o m p u ter   Scie n ce   an d   Sy s tem s   E n g i n ee r in g ,   An d h r U n iv er s ity   Vis ak h ap atn am ,   An d h r Pra d e s h ,   I n d ia   E m ail:  r av ir k 1 2 2 8 @ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O   T h s ec u r ity   o f   d ata  is   p a r a m o u n d u r in g   en d - to - e n d   d at co m m u n icatio n   an d   d ata  s to r ag e.   T o   en s u r s af d eliv er y   o f   d ata   tr an s f er r ed   o v er   th e   in ter n et,   cr y p to g r a p h y   h as  b ee n   wid ely   u s ed   to   tr a n s f o r m   th d ata  in to   non - r ea d ab le   co n ten th at  ca n   o n ly   b r ev er te d   to   its   in itial  b y   an   au th o r i ze d   u s er .   W ith   th co n tin u o u s   ad o p tio n   o f   i n ter n et  tech n o lo g y ,   d ata  co m m u n icatio n   ex p er ie n ce s   lar g in cr ea s in   s ec u r ity   attac k   esp ec ially   wh en   wir e less   ch an n els  ar em p lo y e d   f o r   c o m m u n icatio n .   T o   ad d r ess   th s ec u r ity   ch allen g es  in   d ata   co m m u n i ca tio n s   an d   en s u r e   d ata   in t e g r ity ,   n u m er o u s   c r y p to g r ap h i alg o r i th m s   wer d ev elo p e d   [ 1 ] .   T h ese  alg o r ith m s   h av p r o v ed   p r o m is in g   in   p r ev en tin g   v ar i o u s   f o r m s   o f   at tack s .   Ho wev er ,   m ajo r ity   o f   th ese  cr y p to s y s tem s   ca n   b e   ea s ily   b r o k en   b y   th e   ex is ten ce   o f   q u a n tu m   co m p u tin g .   Qu an tu m   co m p u t er s   ar h ig h ly   c o m p u tatio n - in t en s iv an d   ca p a b le  o f   em p lo y in g   alg o r ith m s   lik Sh o r s   an d   Gr o v e r s   [2 ] ,   [ 3 ]   to   ac ce ler ate  th ex ec u tio n   o f   task s .   W ith   th ev o lu tio n   a n d   ad v an ce m en t   in   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4   I n t J Ad v   Ap p l Sci Vo l.   1 5 ,   No .   1 ,   Ma r c h   2 0 2 6 293 - 3 0 2   294   q u an tu m   co m p u tin g ,   p r o m is in g   cr y p to g r ap h ic  alg o r i th m s   lik R iv est - Sh am ir - Ad lem an   ( R SA)   an d     Dif f ie - He l lm an   alg o r ith m s   h a v p r o v en   to   b e   v u l n er ab le,   t h u s   n ec ess itat in g   th e   n ee d   f o r   o th er   p o s q u an t u m   s o lu tio n s .   Prim itiv b ased   s o l u tio n s   well - s u ited   f o r   m ath em atica p r o b lem s   ar r eq u ir e d .   T h ese  s o lu tio n s   m a y   s till   b v er y   d if f icu lt f o r   th q u an tu m   co m p u ter   to   s o lv e.   C o d e - b ased   cr y p to g r ap h y ,   m u ltiv ar iate,   lattice - b ased   s ch em e s   ar s o m tech n iq u es th at  ca n   in h e r en t ly   r esis t   attac k s   b y   th q u an tu m   c o m p u ter .   C o d e - b ased   en cr y p tio n   ap p r o ac h   r ep r esen ts   o n o f   th e   m o s v iab le  o p tio n s   f o r   cr y p to g r a p h y   f o llo win g   q u an tu m   co m p u tin g ,   o r   en cr y p tio n   s y s tem s   im m u n to   attac k s   b y   q u an tu m   co m p u ter s .   T h e   Mc E liece   an d   Nied er r eiter   en cr y p tio n   s ch em es  ar two   e x a m p les  [ 4 ] ,   [ 5 ] .   I h as  b ee n   est ab lis h ed   in   [ 6 ]   th at   th f u n d am en tal  is s u in   th s ch em es is   th ef f icien cy   o f   d e co d in g   th e   lin ea r   b l o ck   co d es,  wh ich   is   co n s id er e d   non d ete r m in is tic  p o ly n o m i al - tim e   ( NP ) - co m p lete  p r o b l em .   I n   c o d e - b ased   cr y p t o g r ap h y ,   th e   co m m o n   en cr y p tio n   s ch em es  ar Mc E liece   en cr y p tio n   s ch em e ,   Nied er r eiter   en cr y p tio n   s ch em e.   R ec en tly ,   th h y b r i d   Mc E liece   en cr y p tio n   s ch em ( Hy ME S )   was  ex p lain ed   [ 7 ] .   L ik e   th R SA  en cr y p tio n   s ch em e,   th e   co n v en tio n al  Mc E liece   s y s te m   o f   in f o r m atio n   en cr y p tio n   f o r   s ec u r in f o r m atio n   co m m u n icatio n   f ails   to   ca p tu r th atten ti on   o f   r esear ch er s ,   u s er s ,   an d   in d u s tr ies ,   as  th m ag n itu d o f   th g en er a tio n   m atr ix   u s ed   in   th p u b lic  k ey   o f   th ap p r o ac h   is   r elativ ely   en o r m o u s .   Ho wev er ,   th v u l n er ab ilit y   a s s o ciate d   with   th co n v en tio n al  en cr y p tio n   s ch e m es lik R SA a n d   D i f f ie - He l lm an   alg o r ith m s   wh en   u s ed   o n   q u an tu m   c o m p u tin g   h as m ad it o n o f   th e   f o cu s es   o f   r esear ch   in   q u an tu m   s ec u r ity .   On o f   th m ajo r   f o c u s es  o n   th co n v en tio n al  Mc E liece   s y s tem   o f   en cr y p tio n   is   r ed u ct io n   in   th m ag n itu d o f   th s y s tem   k ey .   Fo r   ex am p le,   Fath alla  an d   Aza b   [ 8 ]   in v esti g ated   th n o tio n   o f   em p lo y in g   co m p ac r e p r esen tatio n   o f   th s h ar ed   m atr ix   o f   th e   co n v en ti o n al  Mc E liece   s y s tem   o f   in f o r m atio n   en cr y p tio n .   T h r esear ch   in   [ 9 ] ,   [ 1 0 ]   p r o p o s ed   q u asi - cy clic  ( QC )   alter n a n t a lo n g   with   th q u asi - d y a d ic   ( QD )   Go p p c o d es  to   r ed u c th m ag n itu d o f   th co n v en tio n al  Mc E liece   s ch em o f   in f o r m atio n   e n c r y p tio n ,   wh ich   th e y   s u cc ee d ed   in   r ed u cin g   it  f r o m   s ev er al  h u n d r ed   th o u s an d   b its   to   2 0   k ilo b its .   T h p u r p o s o f   th o s co n s tr u cts  is   to   u s f ir s r o p er m u tatio n s   to   p r o d u ce   th e n tire   m atr ix .   Ad d itio n ally ,   th o s co n s tr u cti o n s   en ab le  m ess ag en cr y p tio n   u s i n g   o n ly   th in iti al  r o o f   th m atr i x   r ath er   t h a n   th en tire   m atr ix .   I n   b o th   s c en ar io s ,   th b in a r y   p ar am eter s   r em ain   s ec u r ev e n   af ter   m u ltip le  attac k s .   Oth er   m eth o d s   p r o p o s ed   to   d ep lete  th m ag n itu d o f   th e   s h ar ed   k ey   o f   t h tr ad itio n a Mc E liece   in f o r m ati o n   en cr y p tio n   s ch em in clu d “a lg e b r aic  g e o m etr i ( AG)   co d es”  [ 1 1 ] ,   g en er ali ze d   R ee d - So lo m o n   ( GR S)  co d es”  [ 1 2 ] ,   “lo w - d e n s ity   p ar ity   ch ec k   ( L DPC )   co d es”  [ 1 3 ] ,   R ee d - Mu ller   ( R M)   co d es”  [ 1 4 ]   “lo w - r an k   p ar ity   ch ec k   ( L R PC )   co d es”  [ 1 5 ] ,   a n d   m an y   m o r th at  allo f o r   s h o r ter   s h a r ed   k ey s ,   h a v b ee n   d em o n s tr ated   t h r o u g h   v ar io u s   co d es.  T h m aj o r ity   o f   t h ese  v ar iatio n s   h a v b ee n   s u cc ess f u lly   cr y p tan aly ze d ,   ev en   th o u g h   t h o r ig i n al  Mc E liece   cr y p to s y s tem   is   s till   s ec u r [ 1 6 ] ,   [ 1 7 ] .   T h alter n at iv co d es  m u s b e   tr ea ted   with   ca u tio n   b ec au s o f   th eir   ex ce s s iv s tr u ctu r e,   e v en   with   th eir   p r o m is in g   f ea t u r es.  Po lar   c o d in g   was  in itially   in ten d ed   to   b e   m eth o d ,   a k in   to   p r ev i o u s   Pin s k er   an d   Ma s s ey   s ch em es,  f o r   i n cr ea s in g   th c u to f f   r ate  o f   s eq u en tial  d ec o d i n g .   T h s ec r et  to   r aisi n g   th cu to f f   r ate  is   to   tak v ec to r   c h an n el  ( wh eth e r   it’s  n atu r ally   o cc u r r in g   o r   p u r p o s ef u lly   p r o d u ce d ) ,   s p lit  it  u p   in to   m u ltip le  in ter r elate d   s u b s id iar y   ch a n n els,  an d   th en   ap p ly   s ep ar ate   o r d er e d   d ec o d er   o n   ev e r y   s u b ch a n n el.   Po lar   co d i n g   was  in itially   in ten d ed   to   b a     lo w - co m p lex ity   r ec u r s iv ch a n n el  co m b in in g   an d   s p litt in g   o p er atio n   o f   th is   k i n d ,   with   th g o al  o f   b ein g   em p lo y ed   as in ter n al  co d in   a   co m p o s ite  s ch em with   ex ter n al  co n v o lu tio n al  c o d in g   an d   o r d er e d   d ec o d in g .   Nev er th eless ,   th in itial  g o al  o f   in cr ea s in g   th cu to f f   r ate   to   ch an n el  ca p ac ity   was  ac tu al ly   ac h iev ed   with o u th e   n ee d   f o r   a n   o u ter   co d e   b ec a u s th p o lar   in n e r   co d e   p r o v ed   to   b e   s o   s u cc es s f u [ 1 8 ] .   W ith   t h co n tin u o u s   g r o wth   in   th f iel d   o f   q u an t u m   co m p u tin g ,   th e r is   n ee d   f o r   m o r r o b u s s ch em es  th at  will  b e   d if f icu lt  f o r   th q u a n tu m   s y s t em s   to   b r ea k .   I n   th is   p ap e r ,   m o d if ied   Mc E liece   p u b lic   k e y   en cr y p tio n   s y s tem   with   h ig h   lev el   o f   s ec u r ity   t o   p r o d u ce   s ec u r co m m u n i ca tio n   s ch em b ased   o n   p o la r   co d e,   wh ich   ca n   p r ev en t Bric k el’ s   attac k   d u r in g   co m m u n icatio n .   T h o b jectiv es o f   th is   p ap er   ar s u m m a r ized   as f o llo ws:     C r ea te  m o d if ied   f o r m   o f   M cE liece   cr y p to s y s tem   th at  u s e s   cir cu lan m atr ices  to   m ak i ts   p u b lic  k ey   s m aller .   T h is   will  r ed u ce   a   m ajo r   wea k n ess   o f   Mc E liece   c r y p to s y s tem ,   its   lar g p u b lic  k ey   s ize.   T h e   id ea   will  h elp   in   im p r o v in g   th u s ag o f   Mc E liece   cr y p to s y s tem   in   s itu atio n s   wh er li m ited   s to r ag e   ca p ac ity   wo u ld   n o t a llo all  it s   cr y p to g r a m s   to   b tr a n s m itted .     T o   ex a m in th e   s ec u r ity   o f   th Mc E liece   cr y p to s y s tem   b as ed   o n   cir c u lan m at r ices  ag ain s b o th   class ic   an d   q u a n tu m   attac k s .   T h is   i n v o lv es  s cr u tin izin g   t h ab ilit y   o f   cir cu lan m atr ices,  co m p lem en ted   b y   s cr am b lin g   an d   p er m u tatio n   m atr ices,  to   en s u r th s ec u r ity   o f   co n f id en tial m ess ag tr an s m is s io n .     T o   an aly ze   an d   c o m p ar th e f f ec tiv en ess   o f   th Mc E liece   s y s tem   b ased   o n   cir c u lan m atr ix   with   th Mc E liece   s y s tem .   I n   t h is   ar ea ,   we   p lan   to   test   an d   an aly ze   th s p ee d   o f   e n cr y p tio n   an d   d ec r y p tio n ,   th e   tim r eq u ir ed   f o r   g en er atin g   a   k ey ,   an d ,   m o s im p o r tan tly ,   t h ef f ec tiv en ess   an d   ef f icien c y   ad d ed   b y   th e   u s o f   cir cu la n t m atr ix .   T h r est  o f   th d o cu m e n is   s t r u ctu r ed   as  f o llo ws:   s ec tio n   2   d escr ib es  s ev er al  r esear ch   p ap er s   wh ich   ar clo s ely   r elate d   to   c o d e - b a s ed   en cr y p tio n   s ch em es ,   s ec ti o n   3   p r o v id es  in f o r m atio n   a b o u th e   tr ad itio n al  Mc E liece   alg o r ith m   an d   b asic  p r in cip les  ab o u c ir cu lan m a tr ices.  Sectio n   4   p r esen ts   th p r o p o s ed   cir cu lan Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ad v   Ap p l Sci     I SS N:   2252 - 8 8 1 4       A   n o ve l c ir cu la n t m a tr ix - b a s ed   McE liece   fr a mewo r fo r   s ec u r d ig ita l c o mmu n ica tio n   ( R a viku ma r   I n a k o ti )   295   m atr ix - b ased   Mc E liece   cr y p to s y s tem   in   th is   p ap er .   S ec tio n   5   o f   th is   p ap er   p r esen ts   th s ec u r ity   an aly s is   an d   co m p ar is o n   o f   th p r o p o s ed   cir cu lan m atr ix - b ased   Mc E liec e   cr y p to s y s tem ,   an d   last ly ,   s ec tio n   6   o f   th is   p ap er   d r aws   co n clu s io n   o n   th e   cir c u lan t m atr ix - b ased   Mc E liece   c r y p to s y s tem .       2.   RE L AT E WO RK   On o f   th f ir s an d   lo n g est - last in g   p u b lic - k ey   en c r y p tio n   s ch em es  is   th Mc E liece   s y s tem   f o r   in f o r m atio n   en co d in g ,   c r ea ted   in   th y ea r   1 9 7 8   b y   R o b er J .   Mc E liece .   I ts   d ef en s e   ag ain s q u an tu m   attac k s ,   wh ich   co m f r o m   its   u s o f   e r r o r - c o r r ec tin g   co d es,  h as  en ti ce d   s ig n if ican in ter est  b y   n u m er o u s   en titi es  in   th cr y p t o g r a p h y   wo r ld .   T h e   Mc E liece   cr y p to s y s tem   is   th o r o u g h ly   co v er ed   in   t h is   liter atu r r e v iew,   wh ich   also   ex p lo r es   its   r ec en t   d e v elo p m en ts ,   s ec u r ity   f ea tu r e s ,   im p lem en tatio n   d if f icu lties ,   an d   th eo r etica l   u n d er p in n in g s .   T h Mc E liece   cr y p to s y s tem   wa s   in tr o d u ce d   b y   R o b er t   J .   Mc E liece ,   wh o   al s o   s u g g est ed   u s in g   alg eb r aic  co d in g   t h eo r y   f o r   p u b lic - k ey   en cr y p tio n .   I d escr i b es  th f u n d am en tal  i d ea s   an d   d r aws  atten tio n   to   its   p o s s ib le  b en ef its   o v e r   al ter n ativ en c r y p tio n   tech n iq u es.  Ma d u n i   et  a l.  [ 1 9 ]   ex am in Mc E liece   cr y p to s y s tem   v a r iatio n   th at   c an   g u a r an tee  t h at  en c o d in g   u tili ze d   as  th s h ar ed   g en e r ate d   k ey   is   n o   m o r s im ilar   to   th e   p er m u tatio n   o f   t h s ec r et/u n s h ar e d   c o d e.   As  a   r esu lt,  th e   ad o p tio n   o f   tr a d itio n al  co d f am ilies ,   s u ch   as  R ee d - So lo m o n   co d es,  wh ich   h av b ee n   lo n g - s tan d in g   ex clu s io n s   f r o m   th co n v en tio n al  Mc E liece   s y s tem   o f   in f o r m atio n   en c o d i n g   d u t o   s af ety   co n ce r n s ,   m a y   b g iv e n   an o t h er   lo o k .   T h is   el ev ated   th p u b lic  k ey s   s ec u r ity   lev el.   T h p r im ar y   b en ef its   o f   th s u g g ested   ap p r o ac h   ar th ese  b ec au s it i s   wid ely   r ec o g n ized   th at  th ese  ca teg o r ies  o f   en c o d i n g s   ca n   r esu lt  in   d ec r ea s in   m ag n itu d e   o f   t h s h ar ed   k ey s   o r ,   co m p ar a b ly ,   a n   in cr ea s in   in f o r m atio n   d ec o d i n g   r esis tiv ity .   New   p ar am eter s   f o r   t h co n v en tio n al  Mc E liece   an d   Nied e r r eiter   cr y p to s y s tem s   ar p r o p o s ed   [ 2 0 ] g u ar an teein g   b aselin s ec u r ity   ac r o s s   all  in v esti g ated   th r ea ts .   T h m o d if ied   s ettin g s   tak e   in to   c o n s i d er atio n   th im p r o v e d   th r ea t,  th r ec e n tly   ad d ed   b in a r y   Go p p co d l is d ec o d in g   ap p r o ac h ,   a n d   th o p tio n   to   em p lo y   co d s eq u en ce s   th at  ar en m u ltip le  o f   two .   Fo r   th s am lev el  o f   s ec u r ity ,   th r esu ltin g   s h ar ed - k ey   len g th s   ar s ig n if ican tly   s h o r ter   co m p a r ed   to   p r io r   p a r am eter   s ettin g s   s elec tio n .   T o   f u r th er   clar if y   o n   th n at u r o f   th e   co n v en tio n al  Mc E liece   cr y p t o s y s tem s   q u an tu m   r esis tan ce ,   th au th o r s   ex am in p o te n tial  q u an tu m   attac k s   an d   s u g g est  d ef en s e   s tr ateg ies .   Pu n ey a n an d   B h at  [ 2 1 ]   d e m o n s tr ated   ex ec u tio n   o f   co n v en tio n al   Mc E liece   s y s tem   o f   in f o r m atio n   e n cr y p tio n   o n   f ield - p r o g r am m a b le  g ate  ar r ay   ( FP GA) ,   g u ar a n tee in g   th s ec u r ity   g u id e lin es p r o v id ed   b y   th E u r o p ea n   T elec o m m u n icatio n s   Stan d ar d s   I n s titu te   f o r   th n ex wav o f   en cr y p tio n   s y s tem s   th at  ar r o b u s to   q u a n tu m   r esis t an ce .   E m p lo y in g   a   s h ar ed   k ey   with   b y te   len g t h   o f   2 , 0 9 7 , 1 5 2 ,   t h s u g g ested   im p lem e n tatio n   b y   th a u th o r s   o f f er s   q u an tu m   s ec u r ity   with   b its   b e y o n d   1 2 8 .   T h e   s u g g ested   s y s tem   is   b u ilt  ar o u n d   h ar d war an d   s o f twar s ettin g s   th at  m ak es  u s o f   an   AX1 4   lite   in ter f ac to   lin k   an   AR C o r tex - A5 3   co r t o   a   co p r o ce s s o r .   T h s tate - of - th e - ar co m p r e h en s iv o v e r v ie w,   co m p o n e n t - by - co m p o n en alg o r ith m ic  d escr ip tio n ,   an d   im p lem en tatio n   o f   th is   cr y p to s y s tem   ar p r esen ted   [ 2 2 ] .   Dif f er en t   Mc E liec cr y p to s y s tem   attac k s   ar co v er ed   in   s ep a r ate  s ec tio n s .   Asi d f r o m   s im u latio n   o f   th cr y p to s y s tem   o n   d if f e r en ex te n s io n   d eg r ee s ,   th au th o r s   also   p r esen ex p e r im en tal  r esu lts   u s in g   Go p p co d es.  T h au t h o r s   co n clu d e d   th r esu lts   an d   t h d if f er en t im p lem en tatio n - r elate d   is s u es b ased   o n   th s im u lat io n s   th at  wer r u n .   T h m o d er n   v a r ian ts   o f   th e   class ical  cr y p to s y s tem s   p u f o r th   b y   Har o ld   Nied er r eiter   ( 1 9 8 6 )   a n d   R o b er J .   Mc E liece   ( 1 9 7 8 )   ar ex am in ed   [ 2 3 ] .   Fiv d if f er e n co d e - b ased   s h ar ed   k ey   s y s tem s   o f   in f o r m atio n   en cr y p tio n   h av b e en   th o r o u g h ly   r ev iewe d .   I is   d em o n s tr a ted   th at  th er ar s er io u s   p r o b lem s   with   s ev er al   co n tem p o r ar y   e x p o s itio n s   o f   t r ad itio n al  Mc E liece   an d   Nied er r eiter   s y s tem s   o f   in f o r m atio n   en cr y p tio n .   I h as   b ee n   d e m o n s tr ated ,   in   p a r ticu lar ,   th at  XGRS   en cr y p tio n   s y s te m s ,   wh ich   b ases   its elf   o n   th b r o a d en ed   R ee d - So lo m o n   co d e,   co n tain   m u ltip le  f laws  an d   is   n o as  s ec u r a g ain s th in f o r m atio n   s et  d ec o d in g   attac k   as  it  is   s u p p o s ed   to   b e .   I is   d em o n s t r ated   th at  b o th   t h s h ar ed   an d   u n s h ar e d   en cr y p tio n   k e y s   o cc u p y   s ig n if ican t   q u o ta  o f   s to r ag a n d   th at  k ey   g en er atio n   a n d   d ec r y p tio n   in   c o n tem p o r ar y   c r y p to s y s tem s   ta k lo n g   tim e.   n o v el  c o d e - b ased   d ig ital  s ig n atu r b u ilt  o n   th Mc E lie ce   s y s tem   o f   in f o r m atio n   en cr y p tio n   is   p r o p o s ed   [ 2 4 ] .   Alg o r ith m s   f o r   th co n s tr u ctio n   o f   s h ar ed   k ey ,   s ig n in g ,   a n d   au th e n ticatio n   ar s h o wn .   T h e   p u b lic  k ey   is   cr ea te d   b y   th k ey   g en er atio n   alg o r ith m   u s in g   r an d o m   in v er s m atr ices.  C o m p ar ed   to   t h C FS   s ch em e,   th s ig n in g   alg o r ith m   is   less   co m p lex   an d   tak es  less   co m p u tin g   tim to   s ig n   d o cu m en t.  Fo r g er ies   ca n   b r ec o g n ize d   b y   th v e r if icatio n   alg o r ith m .   I is   d em o n s tr at ed   th at  th s u g g ested   s ch em is   r esis tan to   s tr u ctu r al  attac k s   u s in g   p u b lic  k ey s .   B ir h an u   et  a l.  [ 2 5 ]   em p lo y   an   ir r eg u lar   co d e   v er s io n   o f   th QC - L DPC   an d   th q u asi - cy clic  m o d er ate - d en s ity   p ar ity - ch ec k   ( QC - MD PC )   in   p lace   o f   G o p p c o d e,   wh ich   is   u s ed   in   tan d em   t o   ad d r ess   p r ev io u s   b o ttlen ec k s   in   th s y s tem .   R esu lt s   o b tain ed   b y   th e   p r o p o s ed   m et h o d   also   co n f ir m ed   th at  th len g th   o f   th s h ar ed   k ey   was  ap p r o p r iately   s h o r ten ed .   T h f ac t h at  th is   r elea s o f   th Mc E liece   cr y p to s y s tem   is   m o r r esis tan to   m ess ag e - r es en d   th r ea ts   is   an o t h er   b en ef it   o v er   th p r ev io u s   iter atio n .   Su tr ad h ar   [ 2 6 ]   f o cu s es  o n   th d ev elo p m en o f   in d is tin g u is h ab ilit y   u n d e r   ad ap tiv e   ch o s en   cip h er tex attac k   2   ( I ND - C C A2 )   s ec u r e   v er s io n   o f   t h c o n v e n tio n al  M cE liece   s y s tem   o f   in f o r m atio n   en cr y p tio n .   T h e   au t h o r s   e m p l o y   th e   S - r e p etitio n   en cr y p tio n   o f   S/2   d if f e r en in f o r m atio n   with   s in g le  ty p ic al  p er m u tatio n ,   wh ic h   co n tr a d ict  th S - r ep etitio n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4   I n t J Ad v   Ap p l Sci Vo l.   1 5 ,   No .   1 ,   Ma r c h   2 0 2 6 293 - 3 0 2   296   en cr y p tio n   o f   s in g le   in f o r m at io n   in   o th e r   m o d if icatio n .   N ew  Mc E liece   s y s tem   o f   in f o r m a tio n   en cr y p tio n ,   with   its   f o u n d atio n   o n   p u n c tu r ed   R M   co d es  ar [ 2 7 ] .   T h ey   ef f ec tiv ely   d em o n s tr ate  th in e f f icac y   o f     well - k n o wn   s ec u r ity   th r ea ts   o n   th e   s u g g ested   R co d e - b ased   Mc E liece   cr y p to s y s tem ,   in clu d in g   th e     Min d er - Sh o k r o llah i,  C h izh o v - B o r o d in ,   an d   s q u a r co d atta ck s .   I n   o r d er   to   g u ar d   ag ai n s th af o r em en tio n ed   attac k s   o n   th s u g g ested   R M   co d e - b ased   c r y p t o s y s tem s ,   th au th o r s   d ev is ed   an   id ea p u n ctu r i n g   s ch em e.   Sp ec if ically ,   th ey   d eter m in ed   th p r ec is ar ea s   o f   p u n ctu r i n g   p o s itio n s   wh er e   th e   g en e r ato r   m atr i x s   least  am o u n o f   p u n ctu r e d   co lu m n s   co u ld   b e   f o u n d .       3.   P RE L I M I NAR I E S   T h wo r k in g   o f   co n v en tio n   Mc E liece   cr y p to s y s tem   an d   cir cu lan m atr ix   ar d es cr ib ed   i   th is   s ec tio n .     3 . 1 .     T he  M cEl iece   cr y pto s y s t em   R o b er J .   Mc E liece   cr ea ted   th Mc E liece   cr y p to s y s tem ,   p u b lic - k ey   e n cr y p tio n   alg o r ith m ,   in   1 9 7 8 .   I n   co n tr ast  to   n u m e r o u s   o th e r   p u b lic - k e y   en cr y p tio n   alg o r ith m s   th at  d ep en d   o n   d is cr ete  lo g ar ith m   p r o b lem s   o r   f ac to r izatio n   d if f icu lties ,   M cE liece   is   b ased   o n   th c h allen g o f   d ec o d in g   er r o r - c o r r ec t i n g   co d es,  wh ich   ar e   f r eq u e n tly   u tili ze d   in   d ig ital  c o m m u n icatio n s .   T h Mc E liec cr y p to s y s tem   r el ies   o n   Go p p co d e,   p er m u tatio n   m atr ix ,   a n d   an   in v er tib le   m a tr ix   to   s cr am b le   th p lain tex an d   co n ce al  a   s ec r et  k e y .   T h co r r esp o n d in g   co d ewo r d   g en er ate d   is   f in ally   p er m u ted   b ef o r tr an s m itted   th r o u g h   th tr an s m is s io n   ch an n el.   T h p lain   tex t   f r o m   th s en d er   is   f ir s s cr am b led ,   an d   th g e n er ated   co d e wo r d   is   p er m u ted .   s et  o f   b its   u p   to   f r o m   th e   co d ewo r d   a r f lip p e d ,   with   r ep r esen tin g   th e r r o r   c o r r ec ti o n   co d e   o f   th g e n er ated   co d ewo r d .   T h p u b lic   k ey   o f   Mc E liece   cr y p to s y s tem   is   co m b in atio n   o f   n o n - s i n g u lar   k   b y   k   s cr am b le  m at r ix ,   k   b y   n ’  g en er ato r   m atr ix ,   an d   n   b y   n   p er m u tatio n   m atr ix .   T h e   en cr y p tio n   a n d   d ec r y p tio n   p r o ce s s   o f   th e   Mc E liec e   cr y p to s y s tem   is   g iv en   as f o llo ws .     3 . 1 . 1 .   P riv a t k e y   g ener a t i o n   T h p r i v ate  k e y   o f   th Mc E l iece   cr y p to s y s tem   is   c o m b i n atio n   o f   th e   g en e r at o r   m atr i x   G ,   th e   s cr am b lin g   m atr ix   S ,   an d   th r an d o m   p er m u tatio n   m atr ix   P .   T h g en e r ato r   m atr i x   is   g iv en   as sh o wn   in   ( 1 ) .        = ( |  ( ) )   ( 1 )     W h er I k   is   an   id en tity   m atr i x   o f   d im e n s io n   k   by  k ,   an d     is   r an d o m   p er m u tatio n   m atr ix   o f   d im en s io n    ( ) .   T h e   p ar ity   ch ec k   m atr ix   o f   th lin ea r   c o d is   o b tain ed   as  s h o wn   in   ( 2 ) .   T h e   p r i v ate  k ey   i s   S k   is   th co m b in atio n   o f   th m atr ice s   G ,   S ,   an d   P .       ( ) = ( | ( ) )   ( 2 )     3 . 1 . 2 .   P ub lic  k ey   g ener a t io n   T h p u b lic  k e y   co n s is ts   o f   k   b y   n   m atr ix   G   d ef in ed   b y   G . S . P   an d   er r o r   c o r r ec tin g   ca p ab ilit y   t.   T h en cr y p ti o n   p r o ce s s   o f   th e   Mc E liece   cr y p to s y s tem   is   as  f o llo ws:   g iv en   m ess ag m   2 ,   r an d o m   er r o r   v ec to r   2   is   ch o s en   with   we ig h t w t a n d   c o m p u te  co r r esp o n d in g   en cr y p ted   m ess ag as ( 3 ) .     = +   ( 3 )     T o   d ec r y p t th e n cr y p te d   m ess ag e,   th f o llo win g   is   co m p u te d   as sh o wn   in   ( 4 ) .     1 =  + 1   ( 4 )     Sin ce   P   is   p er m u tatio n   m a tr ix ,   1 =   is   eq u ally   p er m u tatio n   m atr ix   as  s u ch ,   th v ec to r    1   h as  th s am weig h as  e .   T h er ef o r e,      ca n   b e   o b tain e d   b y   d ec o d in g    1 .   Fin ally ,      ca n   b e   m u l tip lied   by  1   as (  )   1   to   o b tain   .     3 . 2 .     Circ ula nt  ma t rix   C ir cu lan m atr ix   is   m atr ix   i n   wh ich   ea ch   r o r elativ to   th p r ev i o u s   r o v ec t o r   is   r o tated   o n e   elem en to   th e   r ig h t   [ 2 8 ] .   T h e   p r o d u ct  o f   cir cu la n m atr ices   is   also   cir cu lan m atr ix   a n d   co m m u tativ e   [ 2 9 ] Ma tr ix   is   a   cir cu lan m atr ix   with   en tr ies  g en er ated   f r o m   th n - v ec to r   { 1 , 2 , . . . , }   b y   cy clic ally   p er m u tin g   its   en tr ies,  an d   is   o f   th f o r m   as sh o wn   in   ( 5 ) .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ad v   Ap p l Sci     I SS N:   2252 - 8 8 1 4       A   n o ve l c ir cu la n t m a tr ix - b a s ed   McE liece   fr a mewo r fo r   s ec u r d ig ita l c o mmu n ica tio n   ( R a viku ma r   I n a k o ti )   297   = [ 1 2 1 1 . . . 2 . . . 3 . . . . . . 1 ]   ( 5 )     Fo r   ex am p le,   we  d ef in t h cir cu lan t m atr ix   g e n er ated   b y   th r ee   elem en ts   as sh o wn   in   ( 6 ) .     3 ( , , ) = [ ]   ( 6 )     T h b lo ck   cir c u lan o f   cir c u lan m atr ix   ( )   is   an   M × M   m atr ix   f o r   ev e r y   = 1 , 2 , . . . , .   T h en   { 1 , 2 , . . . , }   g en er ates  an   N   M × N   M   b lo ck s   cir cu lan m atr ices.  An   ex am p le  o f   b lo ck   cir cu lan t m atr ix   ( C ir c B )   f o r   A   d ef in ed   as sh o wn   in   ( 7 )   to   ( 9 ) .          = [ 1 2 3 4 5 6 7 8 8 ]   ;      ( 7 )     =   ( , , ) = [ ]   ( 8 )     W h av e ,     =   ( 1 , 2 , 3 ) = [ 1 2 3 3 1 2 2 3 1 ] ; =   ( 4 , 5 , 6 ) = [ 4 5 6 6 4 5 5 6 4 ] ;   = ( 7 , 8 , 9 ) = [ 7 8 9 9 7 8 8 9 7 ]   (9 )       4.   M AT E R I AL S AN M E T H O D   I n   th is   s ec tio n ,   th ci r cu lan t   m atr ix - b ased   Mc E liece   cr y p to   s y s tem   is   p r esen ted   in   d etail.   T h p r o p o s ed   m eth o d   u s es  th s tr u ctu r o f   th e   tr ad itio n al  Mc E l iece   s ch em b u in tr o d u ce s   th cir cu lan m atr ices  to   im p r o v th e   ef f icac y   o f   s to r ag an d   co m p u tatio n .   T h e   M cE liece   cr y p to s y s tem   is   b ased   o n   t h d if f icu lty   o f   d ec o d in g   r an d o m   lin ea r   c o d es,  o f ten   u s in g   Go p p co d es,  wh ich   m ak es  it  r esis tan to   q u an tu m - b ased   attac k s .   Usi n g   cir cu lan m atr ices  allo ws  f o r   r ed u ctio n   in   k ey   s ize,   en h an cin g   th s y s tem ' s   p r ac ti ca lity .   T h p r o p o s ed   s y s tem   co n s is ts   o f   th r ee   p h ases ,   wh i ch   in clu d k ey   g e n er atio n   p h ase,   e n c r y p tio n   p h ase ,   an d   d ec r y p tio n   p h ase.       4 . 1 .     K ey   g ener a t io n pha s e   I n   th e   Mc E liece   cr y p to s y s tem ,   k ey   g en e r atio n   i n v o lv es  cr ea tin g   p u b lic  a n d   p r iv at k ey   p air   th r o u g h   Go p p co d ( o r   a   co m p ar ab le  er r o r - c o r r ec tin g   co d e)   an d   ap p ly in g   r a n d o m   tr an s f o r m atio n s   to   co n ce al  its   s tr u ctu r e.   B y   u s in g   cir cu lan m at r ices,  s to r ag r eq u ir e m en ts   f o r   th g e n er ato r   m atr i x   ar e   m in im ized ,   as  th en tire   m atr ix   ca n   b g en e r ated   f r o m   ju s o n r o w.   T o   g e n er ate  th p r i v ate  an d   p u b lic  k e y ,   a   co d p ar a m eter   n   r e p r esen tin g   co d len g th ,   k   r ep r esen tin g   th d im en s io n   o f   th co d p ar am eter ,   an d   er r o r   co r r ec tio n   ca p ab ilit y   is   ch o s en .   Af ter   ch o o s in g   th p a r am eter s ,   th b in ar y   G o p p co d c ,   with   g en er ato r   m atr ix   G   o f   s ize  k   x   n   is   ch o s en .   i)   Prim ar y   k e y   g e n er atio n t o   c o n s tr u ct  th p r iv ate  k ey ,   g e n er ato r   m atr ix   G   is   cr ea ted   f o r   th ch o s en   G o p p co d e,   s tr u ctu r ed   as  cir cu lan m atr ix .   Fo r   ex am p le,   v ec to r   v = { v 0 , v 1 , v 2 , , v n 1 }   is   ch o s en   to   g en er ate  cir cu la n m atr ix   G   b y   r o tatin g   v   r o b y   r o w.   I n   ad d itio n   to   G ,   two   s ec r et  m atr ices  S   an d   P   r ep r esen tin g   a   r an d o m   in v er tib le  k × k   m atr ix   u s ed   to   p er m u tate  t h p lain   tex a n d   r an d o m   p er m u tatio n   m at r ix   o f   s ize  n × n   th at  s cr am b led   th o r d er   o f   t h co d b its   ar d ef i n ed .   T h p r iv ate  k ey   is   th en   g en e r ated   to   c o m p o s th e   tr ip le  ( G , S , P )   as sh o wn   in   ( 1 0 ) .       = ( , , )   ( 1 0 )     W h er G   is   th g en er at o r   m at r ix   o f   Go p p co d in   cir cu lan t   m atr ix   f o r m ,   S   is   th s cr am b lin g   m atr i x   to   m ask   th s tr u ctu r e   o f   G   an d   P   is   th p er m u tatio n   m atr i x   to   d is g u is th ar r an g em en o f   t h co d e.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4   I n t J Ad v   Ap p l Sci Vo l.   1 5 ,   No .   1 ,   Ma r c h   2 0 2 6 293 - 3 0 2   298   ii)   Pu b lic  k ey   g e n er atio n t h e   p u b lic  k ey   G   is   co m p u ted   as sh o wn   in   ( 1 1 ) .     =    ( 1 1 )     B ec au s G   is   cir cu lan t,  it  r eq u ir es  m u ch   less   s to r ag s p a ce .   G is   p u b lis h ed   as  p u b lic  k ey ,   wh ile   ( G , S , P )   ar k ep p r iv ate.     4 . 2 .     E ncry ptio ph a s e   T o   en cr y p m ess ag m   u s in g   th p u b lic  k ey   G   g en er ated   in   th k ey   g e n er atio n   p h ase,     is   r ep r esen ted   as  b i n ar y   v ec to r   o f   len g th   k .   T h en co d e d   m e s s ag c   is   co m p u ted   b y   m u ltip ly in g   th p lai n   m ess ag m   with   th p u b lic   k e y   G   an d   ad d in g   r an d o m   e r r o r   v ec to r   e   o f   weig h t   with   ex a ctly   t   r an d o m   b its   s et  to   1   as sh o wn   in   ( 1 2 ) .     = +   ( 1 2 )     T h er r o r   v ec to r   c o m p licate s   th d ec o d in g   p r o ce s s   with o u ac ce s s   to   th p r iv ate  k ey ,   th u s   s af eg u ar d i n g   t h cip h er tex t' s   s ec u r ity .     4 . 3 .     T ra ns m it   t he  ciphert ex t   T h f in al   en cr y p ted   o u tp u t ,   d en o te d   as  ' c'   is   s en f r o m   th s en d e r   to   th r ec eiv er   o v e r   th e   co m m u n icatio n   ch an n el.   T h is   cip h er tex ' c'   n o co n tain s   th o r ig in al  m ess ag f u lly   en co d ed   th r o u g h   th en cr y p tio n   alg o r ith m ,   c o m b in ed   with   d elib er ately   a d d ed   r an d o m   er r o r   v ec to r   f o r   en h a n ce d   s ec u r ity .   T h is   tr an s m is s io n   s tep   co m p letes  th en cr y p tio n   p h ase,   en s u r in g   th e   m ess ag r em ain s   p r o tecte d   u n til   p r o p e r   d ec r y p tio n   with   th s h ar e d   k e y   o cc u r s   at  th e   r ec eiv er ' s   en d .     4 . 4 .     Dec ry pti o ph a s e   I n   th is   p h ase,   th p r im ar y   k e y   ( , , )   is   u s ed   to   d ec r y p t h cip h er tex .   T h f ir s s tep   in   th is   p h ase  is   to   u n d o   th p er m u tati o n   ap p lie d   d u r in g   th e   en cr y p ti o n   b y   co m p u tin g   c P 1   as sh o wn   in   ( 1 3 ) .     = 1 = ( +   )   1 =  + 1   ( 1 3 )     Af ter   r em o v i n g   th p er m u tatio n ,   th s cr am b lin g   m atr ix   is   in v er ted   b y   m u ltip ly in g   c   by  S 1   as sh o wn   in   ( 1 4 ) .     1 = 1 (  + 1 ) =  +   1 1   ( 1 4 )     T h s tep   y ield s   s cr am b led   c o d ewo r d   with   m in o r   er r o r ,   wh ich   ca n   b r eso lv ed   d u r in g   er r o r   co r r ec tio n   p h ase.       4 . 5 .     E rr o c o rr ec t io n   T o   c o r r e c t   e r r o r s   i n   t h e   s c r a m b l e d   c o d e w o r d ,   t h e   e r r o r - c o r r e c ti n g   a l g o r i t h m   f o r   G o p p a   c o d e   a s s o ci a t e d   w i t h   G   i s   u s e d   t o   d e c o d e   mG   a n d   r e c t i f y   a n y   e r r o r   i n t r o d u c e d   b y   e .   T h e   r e t r i e v e d   m   i s   d e c o d e d   r e s i d u a e r r o r s   a r e   r e m o v e d   f r o m   t h e   c o d e w o r d .   T h e   e r r o r - c o r r e c t i n g   a l g o r i t h m   c o n s is ts   o f   t h e   f o l l o win g   s t e p s .   i)   Sy n d r o m e   ca lcu latio n i n   th is   s tag e,   th s y n d r o m is   d eter m in ed   to   d etec th p r esen ce   an d   lo ca tio n   o f   er r o r s .   T h e   s y n d r o m s   o f f e r s   ess en tial  in f o r m atio n   r e g a r d in g   t h p o s itio n s   o f   th e r r o r s   an d   is   ca lcu lated   as sh o wn   in   ( 1 5 ) .     =   ( 1 5 )     H e r e ,   H   r e p r e s e n ts   t h e   p a r i t y - ch e c k   m a t r i x   r el a t e d   t o   t h G o p p a   c o d e ,   a n d   H T   i s   i ts   t r a n s p o s e .   s = e H T   b e c a u s e   mG H T =   0   i f   s = 0 ,   t h e n   n o   e r r o r s   a r e   p r e s e n t   a n d   i f   s 0 ,   i t   i n d i c a te s   t h e   p r e s e n c e   o f   e r r o r .     ii)   E r r o r   lo ca to r   p o ly n o m ial  ca lcu lato r in   th is   p h ase ,   th er r o r   lo ca tio n   is   d eter m in ed   b y   c alcu latin g   th e   er r o r   lo ca t o r   p o ly n o m ial  σ ( x )   u s in g   th s y n d r o m co m p u ted   i n   th s y n d r o m ca lc u latio n   p h ase.   T h e   er r o r   lo ca t o r   p o ly n o m ial  h elp s   id en tify   th e r r o r   lo ca tio n s ,   w h ich   is   d ef in ed   as sh o wn   in   ( 1 6 ) .       ( ) = ( 1 ) = 1   ( 1 6 )     W h er X i   ar th lo ca tio n s   o f   th er r o r s   in   th r ec eiv e d   v ec to r .   T o   d eter m in th er r o r   lo ca to r   p o ly n o m ial  σ ( x ) ,   we  u s P atter s o n   s y n d r o m e - b ased   d ec o d i n g   alg o r ith m   s p ec if ically   d esig n ed   f o r   Go p p co d es.  Fo r   ex am p le,   co n s id er   s im p le  s ce n ar io   with   t wo   er r o r s   lo ca ted   at  p o s itio n   X 1   an d   X 2 ,   th er r o r   lo ca t o r   p o ly n o m ial  wo u l d   b r e p r esen ted   as sh o wn   i n   ( 1 7 ) .     ( ) = ( 1 1 ) ( 1 2 ) = 1 ( 1 +   2 ) + 1 2 2   ( 1 7 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ad v   Ap p l Sci     I SS N:   2252 - 8 8 1 4       A   n o ve l c ir cu la n t m a tr ix - b a s ed   McE liece   fr a mewo r fo r   s ec u r d ig ita l c o mmu n ica tio n   ( R a viku ma r   I n a k o ti )   299   T h co ef f icien ts   o f   σ ( x )   ca n   b d et er m in ed   f r o m   th e   s y n d r o m v ec to r   s .     iii)   So lv in g   th e r r o r   lo ca to r   p o l y n o m ial:  o n ce   th er r o r   lo ca to r   p o ly n o m ial  ( )   is   o b tain ed ,   th n ex s tep   is   to   s o lv it  to   id en tif y   th e   er r o r   p o s itio n s .   Fi n d in g   th r o o ts   o f   ( ) = 0   r ev ea ls   th lo ca tio n s   X i   o f   th e   er r o r s .   T h ese  r o o ts   ca n   b e   f o u n d   th r o u g h   d if f e r en alg e b r aic   m eth o d s   tailo r ed   to   th f in ite  f ield   u tili ze d   b y   th e   Go p p a   co d e .   Fo r   e x am p le,      ( ) = 1  1   f o r   a   s in g le  er r o r   at  p o s itio n   X 1 ,   s o lv in g   ( ) = 0   im m ed iately   g iv es   = 1 .   iv )   C alcu latin g   th er r o r   m ag n itu d e:  af ter   p in p o in tin g   er r o r   p o s itio n s ,   er r o r   m a g n itu d es   ca n   b d eter m in e d .   I n   Go p p c o d es,  e r r o r s   ar g en er ally   b i n ar y   ( 0   o r   1 ) ,   m ea n in g   t h er r o r   v ec to r   e   h as  n o n - ze r o   v al u es   o n ly   at  th s p ec if ie d   er r o r   lo ca tio n s .   T h er r o r   v ec to r   is   co n s tr u cted   b y   s ettin g   th i d en tifie d   er r o r   p o s itio n   as  1 .   W h en   m u ltip le  er r o r s   ar p r esen t,  ea c h   id en tif ied   p o s itio n   in   th v ec to r   is   ass ig n ed   v alu e   o f   1 ,   with   all  o th er   p o s itio n s   lef t a s   0 .   v)   C o r r ec tin g   th e r r o r s   an d   r etr iev in g   th e   o r i g in al  m ess ag e:  in   th is   p h ase,   t h er r o r s   in   th r ec eiv e d   cip h er tex t ‘ c   ar co r r ec ted   u s in g   th id en tifie d   er r o r   v ec to r   e   as sh o wn   in   ( 1 8 ) .       =   ( 1 8 )     T h is   p r o d u ce s   th e   co d ewo r d   mG ,   wh ic h   allo ws  u s   to   r ec o v e r   th e   o r ig i n al  m ess ag m   b y   ap p ly in g   s tan d ar d   d ec o d in g   m eth o d s   u s ed   f o r   li n ea r   co d es.      4. 6 .     Securit y   a na ly s is   o f   t he  M cEl iece   cr y pto s y s t em     An   an aly s is   o f   th Mc E liece   cr y p to s y s tem   u s in g   cir c u lan m atr ices  ev alu ates  its   r esil ien ce   ag ain s v ar io u s   attac k s ,   an d   m o r s p e cif ically ,   th o s wh ich   a r en a b led   b y   p r o p er ties   o f   cir cu lan t   m atr ices.  Alth o u g h   im p r o v in g   s to r ag ef f icien c y ,   th er ar p ar ticu lar   d if f ic u lties   in tr o d u ce d   b y   th u s o f   cir c u lan m atr ices.  T h Mc E liece   cr y p to s y s tem ,   b ein g   s t an d ar d   a p p r o ac h ,   ta k es  ad v an tag o f   th d if f icu lty   o f   r an d o m ly   d ec o d in g   lin ea r   co d es.    Mo r s p ec if ically ,   f o r   r an d o m ly   s elec ted   g en er ato r   m atr i x   G ,   th task   o f   r an d o m ly   lin ea r   co d e   d ec o d in g   ( d ec o d in g   a   r an d o m ly   lin ea r   c o d e,   n am ely   f in d i n g   th in itial  m ess ag an d   th e   er r o r   a d d ed )   with o u t   th p r iv ate  k e y   is   d if f icu lt.  G o p p co d es  ar ch o s en   d u t o   th eir   im p r o v ed   er r o r   c o r r ec ti o n   an d   r esil ien ce   to   ef f icien d ec o d in g   alg o r ith m s   an d ,   m o r e   s p ec if ically ,   t o   th o s in tr o d u ce d   b y   q u an tu m   th r ea ts .   I n   t h Mc E liece   cr y p to s y s tem ,   s ec u r ity   ag ain s t   p o ten tial  attac k s   is   ac h iev e d   b y   u tili zin g   th ar r an g em e n o f   Go p p co d an d   two   p r iv ate  tr an s f o r m atio n s f ir s t ly ,   b y   ap p ly in g   an   in v er t ib le  r an d o m   m atr ix   S   f o r   d is tu r b in g   th in itial  m ess ag e ,   an d   s ec o n d ly   b y   u tili zin g   p er m u tatio n   m atr ix   P   f o r   r an d o m ly   r ea r r an g i n g   co d p o s itio n s .   Ad o p tin g   cir cu lan t   m atr ices  in   th e   Mc E liece   cr y p to s y s tem   alter s   th e   p u b lic  k e y   G′ ,   r e q u ir in g   a   ca r ef u l   ass es s m en t o f   an y   v u ln er a b ilit ies r elate d   to   cir cu lan t m atr ix   ch ar ac ter is tics .     4. 7   Securit y   o f   t he  circ ula nt  m a t rix   ba s ed  Mc E liece   cr y pto   s y s t em   First  o f   all,   th u s o f   cir cu la n m atr ices  h elp s   to   m in im iz th s ize  o f   th e   k ey .   I also   im p o s es  p atter n   o n   th g en er ato r   m atr ix   th at   m ig h t   af f ec t   s ec u r ity .   I n   th is   s ec tio n ,   we  e x am in e   th p r im ar y   t y p es  o f   attac k s   in   d etail,   f o cu s in g   p ar t icu lar ly   o n   h o th u tili za tio n   o f   cir c u lan t m atr ix   i n f lu en c es th em .     4 . 7 . 1 .   Str uct ura a t t a ck   T h is   ty p o f   attac k   tr ies  to   f i n d   p atter n s   in   t h p u b lic  k ey   G   to   f ig u r e   o u th e   p r iv ate  k ey .   Sin ce   cir cu lan m atr ix   G   h as  r ep ea tin g ,   cir cu lar   s tr u ctu r e,   an   attac k er   m ig h u s th is   to   tr y   an d   r eb u ild   th m atr ix .   T o   s to p   th is ,   r an d o m   p er m u tatio n   m atr ix   is   u s ed   to   m ix   u p   th cir cu lar   p atter n   o f   G ,   m ak in g   it  h ar d   to   s ee   th s tr u ctu r e.   Als o ,   an o th e r   r a n d o m   m atr i x   S   is   u s ed   to   m ix   u p   ea ch   r o o f   th g en er ato r   m atr ix   G ,   h id in g   th cir cu lan p atter n   ev e n   m o r e.   As  r esu lt,  th p u b lic  k ey   G = SGP   d o esn ' s h o th cir cu lan n at u r o f   G m ak in g   th is   ty p e   o f   attac k   less   e f f ec tiv e.       4 . 7 . 2 .   K no wn  pla inte x t   a t t a c k   I n   k n o wn - p lain tex attac k ,   an   ad v e r s ar y   m a y   o b tain   p air s   o f   p lain tex ts   a n d   cip h er tex t   m ess ag es  an d   tr y   t o   u tili ze   th is   d ata   to   r etr iev th e   p r iv ate  k ey .   Fo r   ex am p le,   let’ s   ass u m th e   attac k er   p o s s ess es  th m ess ag m   an d   its   co r r esp o n d i n g   cip h e r tex t ‘ c   is   as sh o wn   in   ( 1 9 ) .     = +     ( 1 9 )     W h er e   is   an   er r o r   v ec to r   o f   k n o wn   weig h I f   an   attac k er   g ath er s   en o u g h   p air s   ( m ,   c ) ,   th ey   co u ld   attem p to   s o lv f o r   G Ho wev er ,   s in ce   p r im eq u als  SGP ,   th ey   s till   n ee d   to   s ep ar ate  o u S   an d   P ,   wh ich   is   h ar d   to   d o   b ec a u s m atr ix   o p er atio n s   ar co m p lex   a n d   th e r ar ex tr er r o r s .   T h s ec u r it y   co m es  f r o m   h o w   h ar d   it  is   to   d ec o d a   lin ea r   c o d an d   f in d   th e   ex ac er r o r   v e cto r   ' e '   with o u k n o win g   th p r i v ate  k ey   m atr ices  S   an d   P   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4   I n t J Ad v   Ap p l Sci Vo l.   1 5 ,   No .   1 ,   Ma r c h   2 0 2 6 293 - 3 0 2   300   4 . 7 . 3 .   Dec o din g   a t t a ck   A   d ec o d i n g   att ac k   tr ies   t o   g et  th e   o r ig in al   m ess a g e   m   b y   s o l v i n g   t h eq u ati o n   c = m G + e   d ir ec tl y .   I n   t h is   p r o ce s s ,   b o t h   m   a n d   n ee d   to   b f o u n d   w h e n   G   a n d   c   ar k n o w n .   T h p r o b l em   is   h a r d   b ec au s e   d e co d i n g   r a n d o m   li n ea r   c o d e   is   an   NP - h ar d   tas k ,   w h i ch   is   w h y   M cE lie ce   c r y p t o s y s t em   is   s e c u r e.   E v e n   th o u g h   u s i n g   a   c ir cu la n t   m at r i x   f o r   G   m i g h t   m ak e   its   s tr u c tu r e   ea s i er   to   g u ess ,   t h e   m at r i ce s   S   a n d   P m i x   u p   th e   s t r u c tu r e ,   h id in g   it   f r o m   a ttac k er s .   T h e   St er n   a lg o r it h m   an d   o th e r   i n f o r m a ti o n - s e d ec o d i n g   m et h o d s   ar e   am o n g   t h e   b est  wa y s   to   t r y   a n d   s o l v e   t h is   p r o b l em .   Ho we v er ,   t h ese  m e th o d s   ar n o t   p r a c tica f o r   la r g e   c o d e   s izes  li k n   =2 , 0 4 8   wit h o u k n o wi n g   p r iv at k e y   m at r i ce s   S   an d   P .   T h co d p a r a m et er s   n   an d   t   ar e   c h o s e n   s o   th at   e v e n   t h e   b est   d ec o d i n g   m et h o d s   w o u l d   n ee d   to o   m u c h   c o m p u ti n g   p o w er ,   e v e n   f o r   q u an t u m   c o m p u te r s .       4 . 7 . 4 .   Q u a n t u a t t a c k   Q u a n t u m   c o m p u t e r s   c a n   s o l v c e r t a i n   m a t h   p r o b l e m s   m u c h   f a s t e r   t h a n   r e g u l a r   c o m p u t e r s ,   s o m e t i m es  t h o u s a n d s   o r   m il l i o n s   o f   t i m es  q u i c k e r .   A   p r o m i n e n t   e x a m p le   i s   S h o r ' s   a l g o r i t h m ,   w h i c h   ef f i c i e n t l y   ad d r ess e s   t h e   i n t e g e r   f a c t o r iz a t i o n   p r o b l em ,   r e n d e r i n g   R S A   a n d   E C C   s u s c e p t i b le   t o   q u a n t u m   a t t ac k s .   H o w e v e r ,   d e c o d i n g   r a n d o m   l i n e a r   co d es   ( t h e   f o u n d a t i o n   o f   t h e   Mc E l i ec e   c r y p t o s y s t e m )   r e m a i n s   c h al l e n g i n g   e v e n   f o r   q u a n t u m   c o m p u t e r s .   G r o v e r ' s   al g o r i t h m ,   k n o w n   f o r   a c c e l e r a t i n g   b r u t e - f o r c e   s e a r c h ,   i s   n o t   p a r t ic u l a r l y   e f f e c t i v i n   t h i s   c o n t e x t ,   as   t h d e c o d i n g   p r o b l e m   d o e s   n o e as i l y   a l l o w   f o r   b r u t e - f o r c e   a p p r o a c h es .   I n   t h M c E l i e c cr y p t o s y s t e m ,   t h e   d e c o d i n g   p r o b l e m   r e m a i n s   d i f f i c u l t   b e c a u s e   o f   t h e   v a s t   n u m b e r   o f   p o s s i b l e   e r r o r   v e c t o r s   e ,   w h i c h   G r o v e r ' s   al g o r i t h m   a l o n e   c a n n o t   e f f i c i e n tl y   r e d u c e .     4 . 7 . 5 .   Dua l - co de  a t t a c k   I n   d u al - c o d attac k s ,   an   ad v e r s ar y   tr ies  to   lev er ag in f o r m atio n   f r o m   th d u al  co d o f   t h p u b lic  co d e,   wh ich   co n s is ts   o f   v ec to r s   o r th o g o n al  to   all  co d ewo r d s   in   .   W ith   cir cu lan m atr ices,   th s tr u ctu r o f   th d u al  c o d m ay   b m o r p r ed ictab le.   T h e   s cr am b lin g   p r o v id ed   b y     an d     p r eser v es  th r a n d o m n ess   o f   th e   p u b lic  co d   an d   it s   d u al,   en s u r in g   t h at  d u al - co d e   attac k s   a r n o   m o r e   ef f ec tiv e   th an   t h e y   ar a g ain s th tr ad itio n al  Mc E liece   cr y p t o s y s tem .       5.   P E RF O RM A NCE  CO M P A RIS O O F   T RADI T I O NA L   M CE L I E C E   AND  T H E   CIRCU L AN T   M AT RIX - B AS E M CE L I E CE   T h p e r f o r m an ce   ev alu atio n   o f   th e   Mc E liece   c r y p to s y s te m   u tili zin g   cir cu lan t   m atr ices  v er s u s   th e   tr ad itio n al  Mc E liece   cr y p to s y s tem   ce n ter s   o n   t h r ee   k ey   f a c to r s k ey   s ize,   e n cr y p tio n   a n d   d ec r y p tio n   s p ee d ,   an d   s ec u r ity   lev e is   s h o wn   i n   T ab le  1 .   T h Mc E liece   cr y p to s y s tem   ac h iev es  s ig n if ican ad v an tag es  o v e r   co n v en tio n al  p u b lic  k ey   cr y p to g r ap h y   in   b o th   k ey   s ize  a n d   en cr y p tio n   s p ee d   b y   im p l em en tin g   cir c u lan t   m atr ices,  m ak in g   it  v e r y   p r ac t ical.   T h cir c u lan m atr i x   s tr u ctu r al s o   in tr o d u ce s   m in o r   v u ln er ab ilit y   to   s o m e   attac k   ty p es ;   h o wev er ,   u s in g   s u f f icien t   s cr am b lin g   m et h o d s   alo n g   with   p r o p er   p ar a m eter   s elec tio n   allo ws  f o r   th s ec u r ity   o f   th s y s tem   to   r e m ain   in tact.   T h u s ,   it  p r o v id es  g o o d   b alan ce   b et wee n   s ec u r ity   an d   p er f o r m an ce ,   u s ef u f o r   a p p li ca tio n s   wh er s to r ag e   an d   co m p u tatio n al  r eso u r ce s   n ee d   t o   b m i n im al,   f o r   ex am p le ,   in ter n et  o f   t h in g s   ( I o T )   d ev ices a n d   m o b ile  Ap p s .       T ab le  1 .   C o m p a r is o n   o f   tr ad iti o n al   Mc E li e ce   an d   t h cir cu la n t m atr ix - b ased   Mc E liece   M e t r i c   Tr a d i t i o n a l   M c El i e c e   C i r c u l a n t   m a t r i x - b a s e d   M c El i e c e   I mp r o v e m e n t   f a c t o r   P u b l i c   k e y   s i z e   ~ 2 5 6   K B   ~ 2 5 6   b y t e s   ~1 , 0 0 0 x   r e d u c t i o n   En c r y p t i o n   s p e e d   O ( k × n )   O ( n l o g n )   F a st e r   e n c r y p t i o n   w i t h   F F T   D e c r y p t i o n   s p e e d   C o m p a r a b l e   C o m p a r a b l e   S i mi l a r   S e c u r i t y   l e v e l   V e r y   st r o n g   S t r o n g ,   sl i g h t   t h e o r e t i c a l   r i s k   i f   u n s c r a mb l e d   P r a c t i c a l l y   c o m p a r a b l e       6.   CO NCLU SI O N   T h is   is   p ap er   d escr ib in g   an   alter n ativ im p lem en tatio n   o f   th Mc E liece   cr y p to g r ap h ic   alg o r ith m   th at  u tili ze s   cir cu lan m atr ix   r ep r esen tatio n s .   On o f   th we ak n ess es  ass o ciate d   with   u s in g   th is   ty p o f   s y s tem   is   th at  it  o f ten   r eq u i r es  v er y   l ar g e,   co m p lex   k e y   s izes  to   p r o v id h i g h   lev els  o f   s ec u r ity .   T h au th o r s   o f   th is   p ap er   d is cu s s   h o v ar io u s   p r o p er ties   o f   cir c u lan m atr ices   allo f o r   t h d ev el o p m en t   o f   s m a ller   k ey   s ize  wh ile  s till   p r o v id in g   a d eq u ate   p r o tectio n   f o r   m ess ag es  s en v ia  s ec u r c h an n els.  B y   d ec r e asin g   th k ey   s izes   ass o ciate d   with   th Mc E liece   cr y p to g r ap h ic   alg o r ith m ,   th a u th o r s   b eliev th ei r   wo r k   will a llo f o r   im p r o v ed   ad o p tio n   o f   th e   alg o r ith m   in   co n tem p o r ar y   d ig ital  d ev ices ,   in clu d in g   th o s co n n ec ted   to   th I o T ,   as  well  as  m o b ile  d e v ices  u s in g   wir eless   n etwo r k s .   Alth o u g h   co n ce r n s   r eg ar d in g   wea k n ess es  in   cir cu lan s tr u ctu r es   p er s is t,  th u s o f   p r iv ate  p er m u tatio n s   an d   s cr am b lin g   m atr ices  m in i m izes  th ese  r is k s .   T h is   o f f er s   th s ec u r ity   o f   th s y s tem   a g ain s b o th   r eg u lar   a n d   q u a n tu m   att ac k s .   Fu tu r r esear ch   c o u ld   i m p r o v e   th is   m eth o d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ad v   Ap p l Sci     I SS N:   2252 - 8 8 1 4       A   n o ve l c ir cu la n t m a tr ix - b a s ed   McE liece   fr a mewo r fo r   s ec u r d ig ita l c o mmu n ica tio n   ( R a viku ma r   I n a k o ti )   301   b y   ch o o s in g   b etter   p ar a m eter s   an d   test in g   it  in   r ea l - wo r ld   s itu atio n s .   Giv en   th r is in g   th r ea ts   p o s ed   b y   q u an tu m   c o m p u tin g ,   co n tin u e d   ex p l o r atio n   o f   s tr u ctu r ed   b u s ec u r cr y p to g r ap h ic   f r am e wo r k s   is   ess en tial  to   en s u r lo n g - ter m   d ata  s ec u r ity .       F UNDING   I NF O R M A T I O N   Au th o r s   s tate  n o   f u n d in g   in v o lv ed .       AUTHO CO NT RI B UT I O NS ST A T E M E N T   T h is   jo u r n al  u s es  th C o n tr ib u to r   R o les  T ax o n o m y   ( C R ed iT)   to   r ec o g n ize  in d iv id u al  au th o r   co n tr ib u tio n s ,   r ed u ce   au th o r s h ip   d is p u tes,  an d   f ac ilit ate  co llab o r atio n .       Na m o f   Aut ho r   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   R av ik u m ar   I n a k o ti                               J am es Step h en   Me k a                               Pad ala  Ven k ata  Go p ala   Du r g Pra s ad   R ed d y                                 C     C o n c e p t u a l i z a t i o n   M     M e t h o d o l o g y   So     So f t w a r e   Va     Va l i d a t i o n   Fo     Fo r mal   a n a l y s i s   I     I n v e s t i g a t i o n   R     R e so u r c e s   D   :   D a t a   C u r a t i o n   O   :   W r i t i n g   -   O r i g i n a l   D r a f t   E   :   W r i t i n g   -   R e v i e w   &   E d i t i n g   Vi     Vi su a l i z a t i o n   Su     Su p e r v i s i o n   P     P r o j e c t   a d mi n i st r a t i o n   Fu     Fu n d i n g   a c q u i si t i o n         CO NF L I C T   O F   I N T E R E S T   ST A T E M E NT   Au th o r s   s tate  n o   co n f lict o f   in t er est.       DATA  AV AI L AB I L I T Y   T h au th o r s   co n f ir m   th at  d ata  s u p p o r tin g   th f in d in g s   o f   th is   s tu d y   ar a v ailab le  with in   th ar ticle.       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   M .   L .   - G a r c í a   a n d   E.   C .   - N a v a r r o ,   P o st - q u a n t u a u t h e n t i c a t i o n   f r a m e w o r k   b a se d   o n   i r i s   r e c o g n i t i o n   a n d   h o mo mo r p h i c   e n c r y p t i o n ,   I EE A c c e s s ,   v o l .   1 3 ,   p p .   1 5 5 0 1 5 1 5 5 0 3 0 ,   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 2 5 . 3 6 0 5 6 7 6 .   [ 2 ]   E.   B i n d a l   a n d   A .   K .   S i n g h ,   S e c u r e   a n d   c o m p a c t :   n e w   v a r i a n t   o f   M c E l i e c e   c r y p t o s y st e m,   I EE Ac c e ss ,   v o l .   1 2 ,     p p .   3 5 5 8 6 3 5 5 9 6 ,   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 2 4 . 3 3 7 3 3 1 4 .   [ 3 ]   K .   I w a mu r a   a n d   A .   A .   A .   M .   K a ma l ,   S e c u r e   u ser  a u t h e n t i c a t i o n   w i t h   i n f o r mat i o n   t h e o r e t i c   s e c u r i t y   u si n g   sec r e t   sh a r i n g - b a s e d   sec u r e   c o m p u t a t i o n ,   I EEE   Ac c e ss ,   v o l .   1 3 ,   p p .   9 0 1 5 9 0 3 1 ,   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 2 5 . 3 5 2 6 6 3 2 .   [ 4 ]   H .   A .   S h a r a t h ,   J.  V r i n d a v a n a m ,   S .   D a n a ,   a n d   S .   N .   P r a sa d ,   Q u a n t u m - r e s i l i e n t   c r y p t o g r a p h y :   a   su r v e y   o n   c l a ss i c a l   a n d   q u a n t u m   a l g o r i t h ms,   I EE A c c e ss ,   v o l .   1 3 ,   p p .   1 7 2 8 5 4 1 7 2 8 7 7 ,   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 2 5 . 3 6 1 2 9 8 2 .   [ 5 ]   O .   A l i b r a h i m ,   U n v e i l i n g   S a ms u n g   q u a n t u G a l a x y :   s e c u r i n g   s mart p h o n e s wit h   q u a n t u a n d   p o st - q u a n t u m c r y p t o g r a p h y ,   I EEE   Ac c e ss ,   v o l .   1 3 ,   p p .   7 3 2 0 2 7 3 2 1 8 ,   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 2 5 . 3 5 6 3 8 2 6 .   [ 6 ]   Z.   Z .   S u n   e t   a l. ,   Q u a n t u m   b l o c k c h a i n   r e l y i n g   o n   q u a n t u m   se c u r e   d i r e c t   c o mm u n i c a t i o n   n e t w o r k ,   I EEE   I n t e r n e t   o f   T h i n g s   J o u rn a l ,   v o l .   1 2 ,   n o .   1 0 ,   p p .   1 4 3 7 5 1 4 3 8 5 ,   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / JI O T. 2 0 2 5 . 3 5 2 6 4 4 3 .   [ 7 ]   J.  O .   D.   M o r a l ,   A .   D.   i O l i u s ,   G .   V i d a l ,   P .   M .   C r e s p o ,   a n d   J.   E .   M a r t i n e z ,   C y b e r sec u r i t y   i n   c r i t i c a l   i n f r a st r u c t u r e s :   a   p o s t - q u a n t u m   c r y p t o g r a p h y   p e r sp e c t i v e ,   I E EE   I n t e rn e t   o f   T h i n g s   J o u r n a l ,   v o l .   1 1 ,   n o .   1 8 ,   p p .   3 0 2 1 7 3 0 2 4 4 ,   2 0 2 4 ,     d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / JI O T. 2 0 2 4 . 3 4 1 0 7 0 2 .   [ 8 ]   E.   F a t h a l l a   a n d   M .   A z a b ,   B e y o n d   c l a ssi c a l   c r y p t o g r a p h y :   a   sy s t e m a t i c   r e v i e w   o f   p o s t - q u a n t u m   h a s h - b a se d   si g n a t u r e   sc h e mes,   sec u r i t y ,   a n d   o p t i m i z a t i o n s,”   I EEE   Ac c e ss ,   v o l .   1 2 ,   p p .   1 7 5 9 6 9 1 7 5 9 8 7 ,   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 2 4 . 3 4 8 5 6 0 2 .   [ 9 ]   K .   W a n g ,   J.   D o n g ,   S .   W a n g ,   Z.   Y u a n ,   L .   S h a ,   a n d   F .   X i a o ,   R S A K A - V D T:   d e s i g n i n g   r e l i a b l e   a n d   p r o v a b l y   sec u r e   a u t h e n t i c a t e d   k e y   a g r e e me n t   sc h e me   f o r   v e h i c u l a r   d i g i t a l   t w i n   n e t w o r k s,   I EE T r a n sa c t i o n s   o n   Ve h i c u l a r   T e c h n o l o g y ,   v o l .   7 4 ,   n o .   8 ,     p p .   1 2 3 3 0 1 2 3 4 6 ,   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TV T. 2 0 2 5 . 3 5 5 2 4 8 1 .   [ 1 0 ]   X .   R e n   e t   a l . ,   B u i l d i n g   r e si l i e n t   W e b   3 . 0   i n f r a st r u c t u r e   w i t h   q u a n t u i n f o r mat i o n   t e c h n o l o g i e a n d   b l o c k c h a i n :   a n   a m b i l a t e r a l   v i e w ,   Pro c e e d i n g s   o f   t h e   I EE E ,   v o l .   1 1 2 ,   n o .   1 1 ,   p p .   1 6 8 6 1 7 1 5 ,   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / JP R O C . 2 0 2 4 . 3 5 2 0 8 0 3 .   [ 1 1 ]   K .   S .   S h i m,   B .   K i m,   a n d   W .   Le e ,   R e s e a r c h   o n   q u a n t u k e y ,   d i s t r i b u t i o n   k e y   a n d   p o st - q u a n t u c r y p t o g r a p h y   k e y   a p p l i e d   p r o t o c o l f o r   d a t a   s c i e n c e   a n d   w e b   s e c u r i t y ,   J o u r n a l   o f   W e b   En g i n e e ri n g ,   v o l .   2 3 ,   n o .   6 ,   p p .   8 1 3 8 3 0 ,   2 0 2 4 ,     d o i :   1 0 . 1 3 0 5 2 / j w e 1 5 4 0 - 9 5 8 9 . 2 3 6 5 .   [ 1 2 ]   B .   C h o u d h u r y ,   A .   H o t a ,   M .   K a r m a k a r ,   S .   S a h a ,   A .   N a g ,   a n d   S .   N a n d i ,   A   c o m p r e h e n s i v e   s u r v e y   o n   p r e   v e r s u s   p o s t   q u a n t u m   s e c u r i t s c h e m e s   f o r   5 G - e n a b l e d   I o T   a p p l i c a t i o n s ,   I E E E   A c c e s s ,   v o l .   1 3 ,   p p .   1 5 9 3 0 5 1 5 9 3 3 3 ,   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C E S S . 2 0 2 5 . 3 6 0 8 6 2 3 .   [ 1 3 ]   S .   B a j r i ć ,   En a b l i n g   sec u r e   a n d   t r u s t w o r t h y   q u a n t u n e t w o r k s:   c u r r e n t   st a t e - of - t h e - a r t ,   k e y   c h a l l e n g e s ,   a n d   p o t e n t i a l   s o l u t i o n s ,   I EEE  A c c e ss ,   v o l .   1 1 ,   p p .   1 2 8 8 0 1 1 2 8 8 0 9 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 2 3 . 3 3 3 3 0 2 0 .   [ 1 4 ]   J.  Zh a n g ,   F .   Z h a n g ,   a n d   X .   H u a n g ,   Th e o r y   a n d   a p p l i c a t i o n o f   se q u e n t i a l l y   t h r e sh o l d   p u b l i c - k e y   c r y p t o g r a p h y :   p r a c t i c a l   p r i v a t e   k e y   safe g u a r d i n g   a n d   s e c u r e   u se  f o r   i n d i v i d u a l   u s e r s,”   I E EE  T ra n s a c t i o n o n   I n f o rm a t i o n   F o r e n s i c a n d   S e c u r i t y ,   v o l .   2 0 ,     p p .   3 2 2 0 3 2 3 3 ,   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TI F S . 2 0 2 5 . 3 5 5 2 2 0 2 .   [ 1 5 ]   H .   W e n   e t   a l . ,   S e c u r e   o p t i c a l   i m a g e   c o m mu n i c a t i o n   u si n g   d o u b l e   r a n d o t r a n sf o r ma t i o n   a n d   me mr i st i v e   c h a o s,   I E E E   Ph o t o n i c s   J o u r n a l ,   v o l .   1 5 ,   n o .   1 ,   p p .   1 1 1 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / JP H O T. 2 0 2 2 . 3 2 3 3 1 2 9 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4   I n t J Ad v   Ap p l Sci Vo l.   1 5 ,   No .   1 ,   Ma r c h   2 0 2 6 293 - 3 0 2   302   [ 1 6 ]   M .   E l - H a d e d y ,   A .   A b e l i a n ,   K .   Le e ,   B .   N .   C h e n g ,   a n d   W . - M .   H w u ,   A N U B I S :   h y b r i d   F P A A - F P G A   a r c h i t e c t u r e   f o r   e n t r o p y - b a se d   t r u e   r a n d o n u m b e r   g e n e r a t i o n   i n   se c u r e   U A V   c o mm u n i c a t i o n ,   I EEE  E m b e d d e d   S y s t e m L e t t e rs ,   v o l .   1 7 ,   n o .   3 ,   p p .   1 6 4 1 6 7 ,   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / LES . 2 0 2 4 . 3 5 1 0 3 6 5 .   [ 1 7 ]   M .   A .   K h a n   e t   a l . ,   A n   i m p r o v i s e d   c e r t i f i c a t e - b a s e d   p r o x y   s i g n a t u r e   u s i n g   h y p e r e l l i p t i c   c u r v e   c r y p t o g r a p h y   f o r   se c u r e   U A V   c o mm u n i c a t i o n s ,   I EE T ra n s a c t i o n o n   I n t e l l i g e n t   T ra n s p o rt a t i o n   S y s t e m s ,   v o l .   2 6 ,   n o .   4 ,   p p .   5 2 6 4 5 2 7 5 ,   2 0 2 5 ,     d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TI TS.2 0 2 4 . 3 5 2 4 5 7 5 .   [ 1 8 ]   A.   G i o r g e t t i   e t   a l . ,   G e n e r a l i z e d   q u a n t u m - a ssi s t e d   d i g i t a l   s i g n a t u r e   serv i c e   i n   a n   S D N - c o n t r o l l e d   q u a n t u m - i n t e g r a t e d   o p t i c a l   n e t w o r k ,   J o u r n a l   o f   O p t i c a l   C o m m u n i c a t i o n a n d   N e t w o r k i n g ,   v o l .   1 7 ,   n o .   2 ,   p p .   A 1 5 5 -- A 1 6 4 ,   2 0 2 5 ,     d o i :   1 0 . 1 3 6 4 / JO C N . 5 3 4 0 8 9 .   [ 1 9 ]   P .   K .   M a d u n i ,   I .   B y u n ,   J.  S e o ,   a n d   K .   K o ,   H y b r i d   q u a n t u m - saf e   c r y p t o g r a p h i c   sc h e me  w i t h   se c u r e   k e y   e x c h a n g e   a n d   s i g n a t u r e   sch e me,   I E EE  A c c e ss ,   v o l .   1 3 ,   p p .   1 4 7 6 5 0 1 4 7 6 6 5 ,   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 2 5 . 3 6 0 0 0 6 8 .   [ 2 0 ]   Y .   H a r i p r a s a d ,   S .   S .   I y e n g a r ,   a n d   N .   K .   C h a u d h a r y ,   S e c u r i n g   t h e   f u t u r e :   a d v a n c e d   e n c r y p t i o n   f o r   q u a n t u m - safe   v i d e o   t r a n s mi ss i o n ,   I EE T r a n s a c t i o n o n   C o n s u m e r E l e c t r o n i c s ,   v o l .   7 1 ,   n o .   1 ,   p p .   1 4 0 1 5 3 ,   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / T C E . 2 0 2 4 . 3 4 7 3 5 4 2 .   [ 2 1 ]   V .   P u n e y a n i   a n d   K .   V   B h a t ,   Q u a n t u m - r e s i st a n t   b l o c k c h a i n   p r o t o c o l f o r   sec u r e   t r a n s a c t i o n s ,   I EE Ac c e ss ,   v o l .   1 3 ,     p p .   1 0 8 9 8 4 1 0 8 9 9 1 ,   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 2 5 . 3 5 8 1 9 5 5 .   [ 2 2 ]   K .   B .   A .   K u m a r ,   L .   S .   M o h i t h ,   K .   Jai n ,   P .   K r i sh n a n ,   N .   V e n k a t a c h a l a m,  a n d   R .   B u y y a ,   P o st - q u a n t u c r y p t o g r a p h y - b a s e d   mu l t i m e d i a   e n c r y p t i o n   c o mm u n i c a t i o n   s c h e me  i n   I o c o n su mer  e l e c t r o n i c s,”   I E EE  T ra n s a c t i o n o n   C o n su m e El e c t r o n i c s   v o l .   7 1 ,   n o .   2 ,   p p .   4 9 9 5 5 0 0 6 ,   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / T C E. 2 0 2 5 . 3 5 7 2 9 4 9 .   [ 2 3 ]   S .   H u ssa i n ,   A .   T u f a i l ,   H .   A .   A .   G .   N a i m,  M .   A .   K h a n ,   a n d   G .   B a r b ,   Ev a l u a t i o n   o f   c o m p u t a t i o n a l l y   e f f i c i e n t   i d e n t i t y - b a se d   p r o x y   si g n a t u r e s,”   I EEE   O p e n   J o u r n a l   o f   t h e   C o m p u t e S o c i e t y ,   v o l .   6 ,   p p .   8 4 6 8 6 1 ,   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / O JC S . 2 0 2 5 . 3 5 7 3 6 3 8 .   [ 2 4 ]   A .   S h a r m a   a n d   S .   R a n i ,   P o st - q u a n t u c r y p t o g r a p h y   ( P Q C )   f o r   I o T - c o n s u mer  e l e c t r o n i c s   d e v i c e s   i n t e g r a t e d   w i t h   d e e p   l e a r n i n g ,   I EEE  T r a n s a c t i o n o n   C o n su m e r E l e c t ro n i c s ,   v o l .   7 1 ,   n o .   2 ,   p p .   4 9 2 5 4 9 3 3 ,   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / T C E. 2 0 2 5 . 3 5 6 9 9 0 4 .   [ 2 5 ]   S .   L.   B i r h a n u ,   M .   G h a d i mi ,   Y .   H a i ,   P .   S e e l i n g ,   R .   B a ss o l i ,   a n d   F .   H .   P .   F i t z e k ,   A   s u r v e y   o f   c o n t i n u o u s   v a r i a b l e   q u a n t u m   k e y   d i s t r i b u t i o n   i n   q u a n t u c o mm u n i c a t i o n ,   I E EE  Ac c e ss ,   v o l .   1 3 ,   p p .   1 6 6 0 2 7 1 6 6 0 6 1 ,   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C E S S . 2 0 2 5 . 3 6 1 0 5 1 9 .   [ 2 6 ]   K .   S u t r a d h a r ,   A   q u a n t u m   c r y p t o g r a p h i c   p r o t o c o l   f o r   se c u r e   v e h i c u l a r   c o mm u n i c a t i o n ,   I EEE   T ra n s a c t i o n o n   I n t e l l i g e n t   T ra n s p o rt a t i o n   S y st e m s ,   v o l .   2 5 ,   n o .   5 ,   p p .   3 5 1 3 3 5 2 2 ,   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TI TS.2 0 2 3 . 3 3 2 2 7 2 8 .   [ 2 7 ]   R .   Zh a n g ,   L .   Z h a n g ,   K . - K .   R .   C h o o ,   a n d   T.   C h e n ,   D y n a m i c   a u t h e n t i c a t e d   a s y mm e t r i c   g r o u p   k e y   a g r e e m e n t   w i t h   se n d e r   n o n - r e p u d i a t i o n   a n d   p r i v a c y   f o r   g r o u p - o r i e n t e d   a p p l i c a t i o n s,”   I E EE   T ra n s a c t i o n s   o n   D e p e n d a b l e   a n d   S e c u re   C o m p u t i n g ,   v o l .   2 0 ,     n o .   1 ,   p p .   4 9 2 5 0 5 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TD S C . 2 0 2 1 . 3 1 3 8 4 4 5 .   [ 2 8 ]   V .   K u mar  e t   a l . ,   D e s i g n   o f   se c u r e   a n d   e f f i c i e n t   f r a mew o r k   f o r   v e h i c u l a r   d i g i t a l   t w i n   n e t w o r k s u s i n g   EC C ,   I E E Ac c e ss ,   v o l .   1 2 ,   p p .   1 9 4 3 5 2 1 9 4 3 6 6 ,   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 2 4 . 3 5 1 1 6 5 4 .   [ 2 9 ]   D .   S .   C .   P u t r a n t o ,   R .   W .   W a r d h a n i ,   H .   T.   La r a sat i ,   a n d   H .   K i m,   S p a c e   a n d   t i m e - e f f i c i e n t   q u a n t u m   m u l t i p l i e r   i n   p o s t   q u a n t u m   c r y p t o g r a p h y   e r a ,   I EEE   Ac c e ss ,   v o l .   1 1 ,   p p .   2 1 8 4 8 2 1 8 6 2 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 2 3 . 3 2 5 2 5 0 4 .       B I O G RAP H I E S O F   AUTH O RS       Ra v ik u m a r   Ina k o ti           is p u rsu i n g   h is  P h . D.   in   th e   De p a rtme n o f   Co m p u ter  S c ie n c e   a n d   S y ste m s E n g in e e rin g   a An d h ra   Un iv e rsity ,   Visa k h a p a tn a m ,   a n d   c o m p lete d   h is M . Tec h .   i n   2 0 1 5   fro m   P y d a h   Co ll e g e   o En g i n e e rin g .   He   wo rk e d   a a n   a ss istan p ro fe ss o in   th e   De p a rtme n o Co m p u ter  S c ien c e   a n d   E n g i n e e rin g   a Welfa re   I n stit u te  o Tec h n o l o g y   a n d   M a n a g e m e n t,   Visa k h a p a tn a m ,   I n d ia.  His  re se a rc h   in tere sts  i n c lu d e   wire les se n so n e two r k s b ig   d a ta  a n a ly t ics ,   c o m p u ter  n e t wo rk s,  n e two rk   se c u rit y a n d   M AN ET s.  He   c a n   b e   c o n tac ted   a e m a il ra v irk 1 2 2 8 @g m a il . c o m .         J a m e S te p h e n   Meka           is  a   re sp e c ted   a c a d e m i c ian ,   c u rre n tl y   se rv in g   a th e   n a ti o n a c h a ir  p r o fe ss o a th e   Dr.  B. R.   Am b e d k a C h a ir,   An d h ra   Un i v e rsity ,   u n d e t h e   M in istr y   o S o c ial  Ju st ice   a n d   E m p o we rm e n t,   G o v e rn m e n o f   In d ia.  Ac a d e m ica ll y ,   h e   h o ld a   P h . D.  i n   Co m p u ter  S c ien c e   a n d   S y ste m En g in e e rin g   fro m   An d h ra   Un iv e rsit y ,   a lo n g   with   m u lt ip le   M a ste r’s  d e g re e i n   M C A   a n d   M . P h il .   (CS ) ,   M . Div . ,   M . B . A.,   a n d   M . Tec h .   (CS T).   He   c a n   b e   c o n tac ted   a e m a il jam e ss t e p h e n m @g m a il . c o m .         Pa d a la   Ve n k a ta   G o p a l a   Durg a   Pra sa d   Re d d y           is  a   se n io p ro fe ss o i n   th e   De p a rtme n o Co m p u ter  S c ien c e   a n d   S y ste m En g i n e e rin g ,   A n d h ra   Un iv e rsity ,   Visa k h a p a tn a m ,   I n d ia ,   wh e re   h e   p re v io u sly   wo r k e d   a a   Vic e - Ch a n c e ll o r.   He   p ro d u c e d   m o re   th a n   6 0   P h . D’s   a n d   p u b li s h e d   m o re   th a n   2 5 0   q u a li t y   re se a rc h   a r ti c les .   He   o wn s   m o re   t h a n     1 5   p a ten ts   a n d   3   c o p y ri g h ts .   His  re se a rc h   in tere sts  in c l u d e   m a c h in e   lea rn in g ,   a rt ifi c ial   in telli g e n c e ,   Io T ,   a n d   wire les n e two rk s He   c a n   b e   c o n tac ted   a e m a il :   p ra sa d re d d y . v iza g @ g m a il . c o m .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.