I nd o ne s ia n J o urna l o f   E lect rica l En g ineering   a nd   Co m pu t er   Science   Vo l.   41 ,   No .   3 Ma r ch   20 2 6 ,   p p .   9 4 6 ~ 95 3   I SS N:  2 502 - 4 7 52 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijee cs .v 41 . i 3 . pp 946 - 95 3           946       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ee cs . ia esco r e. co m   ARX  b a sed  ciphe r wit h  S - bo x   a ug menta tion:     sta tistical a nd d iff erential eva lua tio n       M a nita   Ra j pu t ,   P ra na li Cha ud ha ri   D e p a r t me n t   o f   El e c t r o n i c s a n d   T e l e c o mm u n i c a t i o n ,   U n i v e r si t y   o f   M u m b a i   F C R I T ,   N a v i   M u m b a i ,   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   No v   9 ,   2 0 2 5   R ev is ed   J an   3 0 ,   2 0 2 6   Acc ep ted   Feb   2 8 ,   2 0 2 6       Wi th   th e   g r o wth   o f   i n tern e t   o f   m e d ica t h in g (I o M T) ,   t h e   c o n ti n u o u s   tran sfe o v it a b i o m e d ica d a ta  re q u ires   li g h twe ig h e n c ry p t io n   with   stro n g   re sista n c e   to   sta ti stica a n d   d iffere n ti a a tt a c k s.  T h e   S p e c k   c i p h e is  a   su it a b le   c a n d id a te  b e c a u se   o it l o m e m o ry   a n d   e x e c u t io n   ti m e .   Ho we v e r,   it v u l n e ra b il it y   to   d i ffe re n ti a c r y p tan a ly sis   li m it s   wid e r   u se   i n   h e a lt h c a re   e n v iro n m e n ts.   In   th is  wo r k ,   a   h y b rid   li g h twe ig h t   a lg o rit h m   is  p ro p o se d   b y   in teg ra ti n g   th e   P RES ENT   su b st it u ti o n   b o x   with i n   th e   S p e c k 6 4 / 9 6   r o u n d   stru c tu re .   Th e   su b sti tu ti o n   lay e r   wa e v a lu a ted   a t   th re e   d iffere n t   p o siti o n i n   th e   ro u n d   f u n c ti o n .   S tatist ica a n d   d iffere n ti a a n a l y se we re   p e rf o rm e d   o n   fo u se ts  o p lai n tex d a ta,  e a c h   c o n tain i n g   1 , 0 0 0   tes p a irs.   In d e x   o f   c o in c id e n c e   (I o C),   e n tro p y ,   a n d   a v a lan c h e   e ffe c we re   u se d   a th e   p rima ry   sta ti stica m e tri c s.  Diffe re n ti a tr a il   stre n g th   wa a ss e ss e d   u sin g   c ip h e rtex t   d iffere n c e a n d   r o u n d - wise   d iffe re n ti a p ro b a b il it y   (DP) .   Th e   e x p e rime n tal  re su lt sh o w   th a t   t h e   p r o p o se d   v e rsio n ,   n a m e d   S p e c k p re s_ S ,   a c h iev e a   6 . 0 2 %   re d u c ti o n   in   Io C,   a   3 . 8 %   i m p ro v e m e n t   in   e n tr o p y ,   a n d   a   1 . 7 %   rise   i n   a v a lan c h e   e ffe c wh e n   c o m p a re d   with   S p e c k 6 4 / 9 6 .   Th e   d i ffe re n ti a trail   b e c o m e we a k e r,   with   a   4 6 %   re d u c ti o n   i n   trail  p ro b a b il it y   a n d   a   1 2 1 5 %   in c re a se   in   trail  we ig h t   a c ro ss   a ll   d a tas e ts.  Th e   e x e c u ti o n   ti m e   re m a in e d   with in   Io M T   li m it s.   Th is   in d ica t e stro n g e re sista n c e   t o   d iffere n t ial  a tt a c k with   p re d icta b l e   d iffu si o n .   Th e   stu d y   d e m o n stra tes   th a S p e c k p re s_ S   imp ro v e se c u rit y   w h il e   m a in tain in g   p ra c ti c a late n c y   a n d   th r o u g h p u t   fo r   Io M a p p li c a ti o n s.   Alth o u g h   e x e c u ti o n   ti m e   in c re a se m a rg in a ll y ,   t h e   g a i n   in   d iffere n ti a re sista n c e   a n d   st a ti stica p e rfo rm a n c e   m a k e th e   p ro p o se d   a lg o rit h m   a   m o re   r o b u st  o p ti o n   f o tra n sm it ti n g   se n sit iv e   b io m e d ica l   p a ra m e ters .   K ey w o r d s :   Dif f er en tial tr ail   I n d ex   o f   co i n cid en ce   I o MT   Sp ec k   STM 3 2   Nu cleo   b o ar d   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 :   Ma n ita  R ajp u t   Dep ar tm en t o f   E lectr o n ics an d   T elec o m m u n icatio n ,   Un iv e r s ity   o f   Mu m b ai  FC R I T   Nav i M u m b ai,   I n d ia   E m ail:  m an ita. r ajp u t@ f cr it.a c. in       1.   I NT RO D UCT I O N   W ith   th ad v en o f   in ter n et  o f   m ed ical  th in g s   ( I o MT ) ,   v itals   s u ch   as   b lo o d   p r ess u r e,   b o d y   tem -   p er atu r e,   h ea r t   r ate   o f   p atie n ts   ca n   b tr a n s m itted ,   s to r ed   o n   clo u d   an d   r etr ie v ed   b y   th e   h ea lth   ca r e   p r o f ess io n al  with   s p ee d   an d   ea s e.   T h I o MT   s er v ices  h av r ec en tly   s ee n   an   ex p o n e n tial  g r o wth   th r o u g h o u t   th g lo b e.   T h g r o wth   ca n   b e   esti m ated   f r o m   th e   f ac th at  t h g lo b al   m ar k et  s ize  o f   I o M T   s er v ices  h as  b ee n   USD  6 0 . 3 3   b illi o n   in   2 0 2 4   a n d   it   h as  b ee n   f o r ec asted   th a th c o m p o u n d   an n u al   g r o w th   r ate   ( C AGR)  in   I o MT   s er v ices in   th n ex t 8   y e ar s   will b 3 8 . 5 % [ 1 ] .   W ith   p etab y tes  o f   I o MT   d ata   in   tr an s it  o r   at   s to r ag e,   d ata  s ec u r ity   is   a n   im p o r tan t   is s u o f   co n ce r n .   T h I o M T   d ata  s h o u ld   b c o n f id en tial,  a u th en ticated   an d   co r r ec tly   r ec eiv ed   b y   th m ed ical  h ea lth   ca r e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52       A R X   B a s ed   cip h er w ith   S - b o a u g men ta tio n :   s ta tis tica l   a n d   d iffer en tia l e va lu a tio n   ( Ma n ita   R a jp u t )   947   p r o f ess io n al  [ 2 ] - [ 4 ] .   Data   b r e ac h es  h av b ee n   r ec o r d ed   in   I o MT   n etwo r k s   in   th r ec en y ea r s   [ 5 ] ,   [ 6 ] ,   in s p ite   o f   m an y   e x is tin g   lig h tweig h s ec u r ity   alg o r ith m s .   L ig h t weig h en cr y p tio n   alg o r ith m s   ar d esig n ed   to   m in im ize  m em o r y   u s ag an d   laten cy   an d   a r well - s u ited   f o r   en s u r i n g   s ec u r d ata  tr an s it  f r o m   th I o MT   s en s o r   lev el  to   th cl o u d .   C o n s id er in g   m etr ics  o f   m em o r y ,   l aten cy   an d   th r o u g h p u t,  a u th o r s   in   [ 7 ]   s u g g est  t h at   Pre s en [ 8 ] ,   Sp ec k   [ 9 ] ,   Simo n   [ 9 ] ,   Mid o r i   [ 1 0 ] ,   an d   Picco lo   [ 1 1 ]   ar t h b est  s u it  alg o r ith m s   f o r   I o MT   d e v ices  cu r r en tly .   Giv en   th r a p id   g r o wth   o f   I o MT   an d   th in cr ea s in g   attem p ts   b y   attac k er s   to   ac ce s s   tr an s m itted   p er s o n al  h ea lth   in f o r m ati o n   ( PHI ) ,   t h er e   is   a   cr itical  n ee d   f o r   m o r e   n u m b er   o f   r o b u s e n cr y p tio n   alg o r ith m s   th at  s u r p ass   th s ec u r ity   o f   e x i s tin g   s o lu tio n s .   T h o b jectiv o f   th is   p ap er   is   to   p r o p o s n o v el  h y b r id   lig h tweig h en cr y p tio n   alg o r ith m   wh ich   is   d ev elo p e d   f r o m   th b ase  alg o r ith m   o f   Sp ec k   b y   th in clu s i o n   o f   b o x   o f   Pre s en alg o r ith m .   Sp ec k   h as  b ee n   s p ec if ically   s elec ted   f o r   m o d if icatio n s   as  it  is   c o n s id er ed   to   b e   th e   m o s m e m o r y   ef f icien t   alg o r ith m   o cc u p y i n g   less   th a n   2 0 0   b y tes  o f   R OM   an d   ze r o   b y tes  o f   R AM   [ 7 ] .   Sp ec k   also   h as  lo w   laten c y     ( 4 0 8   cy cles/b lo ck )   an d   h ig h   t h r o u g h p u ( 4 7 0 . 5   Kb p s )   [ 7 ] .   Alth o u g h   Sp ec k   o f f er s   ex ce llen p er f o r m a n ce   in   co n s tr ain ed   en v ir o n m e n ts ,   s ev er al  s tu d ies  r ep o r th at  it  r e m ain s   s u s ce p tib le  to   d if f er en t ial  attac k s   o n   lar g s u b s et  o f   its   r o u n d s   [ 1 2 ] ,   [ 1 3 ] .   E x is tin g   r esear ch   lar g ely   f o cu s es  o n   an aly zin g   th ese  wea k n ess es  r ath er   th an   p r o p o s in g   m o d if icatio n s   t h at  i m p r o v e   d if f er en tial  r esis tan ce   with o u c o m p r o m is in g   lig h tweig h p er f o r m a n ce .   T h is   cr ea tes  clea r   r esear ch   g ap   in   d ev elo p in g   a n   en h an c ed   v er s io n   o f   Sp ec k   th at  s tr e n g th en s   its   s ec u r ity   wh ile  r em ain in g   s u itab le  f o r   I o MT   d ev ices.   T o   ad d r ess   th is   g a p ,   th p r ese n wo r k   in v esti g ates  wh eth er   in teg r atin g   lig h tweig h s u b s titu tio n   b o x   in to   th Sp ec k   6 4 /9 6   r o u n d   s tr u ctu r ca n   im p r o v e   its   s tatis tic al  an d   d if f e r en tial  s tr en g th .   T h b o x   o f   p r esen t   is   in co r p o r ate d   in   t h r o u n d   s tr u ctu r o f   Sp ec k   6 4 / 9 6 .   T h b lo c k   len g t h   ch o ice  h as   b ee n   m ad o n   th e   r eq u ir em e n o f   th v ital  p ar a m eter s   th at  ar m o s f r eq u e n tl y   tr an s m itted .   T h k e y   len g t h   ch o ice  is   b ased   o n   im p ac le v el  o f   b io m ed ical  d a ta  an d   it’s  co n f id en tiality   le v e r eq u ir em e n ts   [ 4 ] .   T h e   b o x   h as  b ee n   in clu d e d   at  v ar io u s   p o s itio n s   in   th r o u n d   s tr u ct u r o f   Sp ec k .   T h ese  v er s io n s   ar e   co m p ar ed   u s in g   s tatis tical  s ec u r ity   m etr ics.  T h b est  p er f o r m in g   h y b r id   alg o r ith m   i s   r e f er r e d   as   Sp ec k p r es_ S.   T h p h y s ical  c o s ts   o f   Sp ec k p r es_ s u ch   as  m em o r y ,   laten c y   a n d   th r o u g h p u t   h as  b ee n   co m p u ted   a n d   co m p ar ed   with   o r ig in al  Sp ec k .   T h d if f er en tial  tr ails   o f   o r ig in al  Sp ec k   an d   Sp ec k p r es_ ar c o m p ar ed .   L astl y ,   d etailed   co m p ar ativ a n aly s is   h as b ee n   d o n o f   Sp ec k   a n d   S p ec k p r es_ S.       2.   L I T E R AT U RE   SU RVE Y   T h liter atu r s u r v e y   co v er s   Sp ec k   alg o r ith m   s u m m ar y ,   it’ s   v u ln er ab ilit y ,   m eth o d s   to   i m p r o v e   th is   alg o r ith m   ag ai n s t d if f er en tial  attac k s   an d   p r o p er ties   o f   S b o x .     2 . 1 .   I ntr o du ct io n a nd   s t ruct ure  o f   Sp ec k   a lg o rit hm   Sp ec k   is   f am ily   o f   lig h tweig h b lo ck   cip h er s   p u b licly   r el ea s ed   b y   th Natio n al  Secu r ity   Ag en c y   ( NSA)   in   J u n 2 0 1 3   [ 8 ] .   I h a s   b ee n   o p tim ized   f o r   p er f o r m an ce   in   s o f twar im p lem en tati o n s   an d   is   an   ad d r o tate XOR  ( AR X)   cip h er .   T h b lo ck   s ize  in   Sp ec k   r a n g es   f r o m   3 2   b its   to   2 5 6   b its .   b lo ck   is   alwa y s   two   wo r d s ,   b u th wo r d s   m ay   b 1 6 ,   2 4 ,   3 2 ,   4 8   o r   6 4   b its   in   s ize.   T h k ey wo r d   s ize  r an g es  f r o m   6 4   t o   2 5 6   b its .   T h k ey   ca n   b o f   2 ,   3   o r   4   wo r d s ,   d ep e n d in g   u p o n   th k ey   len g th .   T o   en cr y p b l o ck   o f   6 4   b its ,   th er ca n   b e   2   d if f er e n o p tio n s   o f   k e y   s ize.   T h k ey   s ize  ca n   b eith er   9 6   b its   o r   1 2 8   b its .   W h ile  d esig n in g   th ese  r o u n d s ,   m ajo r   im p o r tan ce   h as  b ee n   g iv en   to   r e d u cin g   th laten c y   an d   m em o r y   r eq u ir e m en ts   [ 1 4 ] .   Du t o   s im p le  lin ea r   an d   n o n - lin ea r   o p e r atio n s   in   r o u n d   f u n ctio n s   o f   Sp ec k ,   it  r eq u ir es  less er   ex ec u tio n   tim an d   laten cy .   L in ea r   an d   d if f e r en tial  attac k s   ar th lim itin g   attac k s   o f   Sp ec k .   Dif f er en tial  attac k s   o n   7 0   to   7 5 r o u n d s   o f   all  Sp ec k   v ar ia n ts   h av e   b ee n   p o s s ib le  [ 1 5 ] .   1 9   o u t   o f   2 6   r o u n d s   in   Sp ec k   6 4 /9 6   wh ic h   ac co u n ts   to   7 3 o f   th e   r o u n d s   h av alr ea d y   b ee n   att ac k ed .   Sin ce   Sp ec k   g iv es  o p tim ized   p er f o r m a n ce   with   r esp ec to   ex ec u tio n   s p ee d ,   laten cy   an d   m em o r y ,   i ca n   b p r o m is ab le  cip h er   f o r   I o T   ap p licatio n s   if   it  i s   m ad m o r r o b u s to   d if f er en tial  attac k s .   T h n ex s ec tio n   elab o r ates  o n   m eth o d s   wh ich   ca n   b u s ed   to   m a k cip h er   m o r r o b u s to   d if f er e n tial a ttack s .     2 . 2 .     M et ho ds   f o enha ncem e nt  o f   ro bu s t nes s   o f   ciphers a g a ins t   diff er ent ia l a t t a c k s   I n cr ea s in g   th n u m b er   o f   r o u n d s   in   th cip h er   ca n   m ak it  m o r r esis tan to   d if f er en tial  attac k s   [ 1 5 ] .   L ar g er   b lo c k   s izes  o r   an   en h an ce d   k e y   s ch ed u lin g   alg o r ith m   [ 1 6 ]   ca n   also   in cr ea s th co m p lex ity   o f   p o ten tial  d if f er en tial  ch ar ac t er is tics ,   m ak in g   it  m o r ch allen g in g   to   p er f o r m   d if f er e n tial  cr y p tan aly s is .   I n teg r atin g   S - b o x es  ( s u b s titu tio n   b o x es)   in to   th e n cr y p tio n   r o u n d s   ca n   ad d   n o n - lin ea r ity   to   th ci p h er .     Fo r   ex am p le,   t h g r a n u le  cip h er   an d   th e   s k in n y   ci p h er   u s s tatic  Su b s titu tio n   b o x   to   im p r o v its   r o b u s tn ess   ag ain s t b o th   lin ea r   an d   d if f er e n tial a ttack s   [ 1 7 ] .   As  s tated   in   s ec tio n   I ,   th is   p a p er   an aly s es  th p er f o r m an ce   o f   Sp ec k   6 4 /9 6   cip h e r   with   a n   in clu s io n   o f   b o x .   T h c h o ice  o f   S   b o x   an d   it’s  p o s itio n   in   th e   r o u n d   is   cr u cial  in   d ec id i n g   th s ec u r ity   o f   th e   alg o r i th m .   T h m etr ics u s ed   to   d ec id th q u ality   o f   an   S b o x   is   g iv en   in   s u b - s ec tio n   2 . 3 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In d o n esian   J   E lec   E n g   &   C o m p   Sci Vo l.  41 ,   No .   3 Ma r ch   20 2 6 :   9 4 6 - 95 3   948     2 . 3 .     M et rics us ed  f o s ub s t it utio n bo x   s elec t io n   T h d if f er en ce   d is tr ib u tio n   t ab le  ( DDT )   [ 1 8 ] ,   lin ea r   ap p r o x im atio n   tab le  ( L AT )   [ 1 8 ]   an d   th B o o m er an g   co n n ec tiv ity   tab le   ( B C T )   [ 1 9 ]   co n s tr u cted   f r o m   th b o x   ca n   h elp   u s   ev alu at th ef f ec tiv en ess   o f   th b o x   to war d s   ce r tain   attac k s .   Pan ch am an d   Ma t h ew   [ 2 0 ]   h as  c o m p ar e d   m o r th an   2 0   B o x es    with   r esp ec to   SNR   ( DP A ) ,   tr an s p ar en c y   o r d er ,   co n f u s io n   co ef f icien t,  alg eb r aic  d eg r ee ,   d if f e r en tial   ap p r o x im atio n   p r o b ab ilit y   ( D AP) ,   lin ea r   ap p r o x im atio n   p r o b ab ilit y   ( L AP) .   T h DAP  o f   Pre s en b o x   was   s tated   to   b 0 . 6 5 7   a n d   th e   L AP  was  0 . 2 5 6   [ 2 0 ]   w h ich   in d ic ates  th r o b u s tn ess   o f   th Pre s en B o x   ag ain s t   d if f er en t ial  an d   lin ea r   attac k s   r esp ec tiv ely .       3.   SO F T WAR E   I M P L E M E N T AT I O N   T h to o ls   an d   alg o r ith m s /m eth o d s   u s ed   f o r   Su b s titu tio n   b o x   s elec tio n ,   h y b r id   alg o r ith m   d ev elo p m e n t,  f o r m atio n   o f   th e   p lain - tex t d ata,   d if f er e n tial c r y p tan aly s is   is   b r ief ed   in   th is   s ec tio n .     3 . 1 .     E v a lua t ing   t he  pro pert ies o f   p re s ent   S bo x es   T o   v alid ate  th claim s   p r ese n ted   in   p ap er   [ 2 0 ] ,   th DDT ,   L AT   an d   B C T   o f   th Pre s en t   b o x   as  s h o wn   in   F ig u r e s   1 - 3   wer c o n s tr u cted   u s in g   Sag eM ath   t o o l   [ 2 1 ] .               Fig u r 1 .   DDT   o f   Pre s en t S  b o x   Fig u r 2 .   L AT   o f   Pre s en t S  b o x   Fig u r 3 .   B C T   o f   Pre s en t S  b o x       Fro m   th DDT   o f   th Su b s titu tio n   b o x es,  th d i f f er en tial  b r an ch   n u m b e r   an d   d if f er en ti al  u n if o r -   m ity   was  f o u n d .   L ik ewise,   th B C T   an d   L AT   was  co n s tr u cted .   Me tr ics  s u ch   as  b o o m er a n g   u n if o r m ity   [ 2 1 ] ,   lin ea r   b r an ch   n u m b er   [ 2 1 ]   an d   lin ea r ity   was  f o u n d .   T a b le  1   s h o ws  th v alu es  o f   Pre s en b o x   with   r esp ec to   th m etr ics o b tain ed   f r o m   tab l e.   T h ab s o lu te  v alu o f   m ax i m u m   d if f e r en ce   p r o b ab ilit y   ( MD P)  is   f o u n d   to   b 4   w h ich   is   th m in im u m   p o s s ib le  v alu e.   T h e   d if f er en tial  u n if o r m ity   ( DU)   wh ich   is   d ir ec in d icativ m ea s u r o f   DAP  is   f o u n d   to   b e   4 .   B o th   DU  an d   DAP  s h o u ld   b e   as  lo as  p o s s ib le.   W h ile  o th er   k ey   p r o p er t ies  ( e. g . ,   d if f er e n tial  u n if o r m i ty ,   b o o m er an g   u n if o r m ity ,   lin ea r ity )   ar eq u iv alen t   ac r o s s   m o s b o x es  g iv en   in   [ 2 0 ] ,   th Pre s en   S - b o x   p r o v id es st r o n g er   n o n - lin ea r ity   p r o p ag atio n   with o u t c o m p r o m is in g   b alan ce   o r   lin ea r   s tr u ctu r e.       T ab le  1 .   Me tr ics o f   Pre s en t S - box   M e t r i c   P r e sen t   D i f f e r e n t i a l   b r a n c h   n u mb e r   3   D i f f e r e n t i a l   u n i f o r mi t y   4   B o o mer a n g   u n i f o r mi t y   16   M a x i m a l   d i f f e r e n c e   p r o b a b i l i t y   a b so l u t e   4   Li n e a r   s t r u c t u r e   Tr u e   B a l a n c e d / U n b a l a n c e d   B a l a n c e d   Li n e a r   b r a n c h   n u mb e r   2   Li n e a r i t y   8       3 . 2 .   I m ple m ent a t io n o f   S bo x   in  Sp ec k   ro un d   An   attem p h as  b ee n   m a d t o   im p lem en t   th b o x   o f   p r esen alg o r ith m   at   3   d if f er e n p o s itio n s ,     B o x   f o r   h alf   o f   p lai n   tex in   ea ch   r o u n d ,   th e   co m p lete  p lain   tex in   ev er y   r o u n d   o f   Sp ec k   an d   at  th s tar o f   th r o u n d s .   Fig u r e s   4 - 6   s h o t h p o s itio n s   o f   S b o x   in clu s io n   in   t h tr ials .   All  s o f twar e   im p lem en tatio n s   h a v b ee n   d o n in   c   p r o g r am m i n g   with   Vis u al  Stu d io   2 0 2 2   ed ito r .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52       A R X   B a s ed   cip h er w ith   S - b o a u g men ta tio n :   s ta tis tica l   a n d   d iffer en tia l e va lu a tio n   ( Ma n ita   R a jp u t )   949   3 . 2 . 1 Str uct ure  a nd   i m plementa t io n o f   t he  a lg o rit hm   As  s h o wn   in   F ig u r 5 ,   th 6 4   b its   p lain   t ex is   f ed   to   t h Su b s titu tio n   lay er   an d   th en   in p u t ted   f o r   t h e   r eg u lar   o p er atio n s   o f   Sp ec k .   T h s u b s titu tio n   h ap p e n s   in   ev er y   r o u n d   o f   Sp ec k   alg o r ith m .   Oth er   f u n ctio n s   o f   m o d u lo   ad d itio n ,   r ig h an d   le f b it  r o tatio n s   a r k e p th s am e.   6 4   b it  u s er   d ef in ed   b lo c k   is   d iv id ed   in to   2   h alv es,  n am ely   a n d   b lo ck s   o f   3 2   b its   ea ch .   T h is   d ata  is   f ed   to   th e   b o x .   T h k ey   s ch e d u lin g   alg o r ith m   is   s am as th at  o f   Sp ec k .   T h is   v e r s io n   is   h en ce f o r th   ca lled   as S p ec k p r es_ S.               Fig u r 4 .   S b o x   in cl u d ed   f o r     h alf   p lain   tex t   Fig u r 5 .   S b o x   in cl u d ed   f o r   wh o le  p lain   tex t ( Sp ec k p r es_ S )   Fig u r 6 .   S b o x   in cl u d ed   at    s tar t o f   r o u n d s       3 . 2 . 2 F o r m a t io o f   t he  t est  d a t a   T h test   d at w h i c h   s er v es   a s   a   p lai n t ex is   t ak e n   i n   t h e   h e x a d ec i m al   f o r m at   f o r   c o m p ac t n ess   i n   r e p r ese n t ati o n .   I f   p a tie n t   h as   a   b o d y   te m p e r at u r e   o f   3 7 . 7   d eg r e es  C elsi u s ,   SP O 2   v a lu e   o f   9 4 %   a n d   a   r an d o m   b l o o d   s u g a r   o f   5 5 0   m g / d L ,   t h e n   t h e   s a m p le  o f   t est  d at w o u l d   l o o k   li k e   as s h o w n   i n   Fi g u r 7   [ 2 2 ] .   As s h o wn   i n   F ig u r 7 ,   p a r t   o f   th d a ta   ca n   b e   f u r t h e r   u s ed   f o r   e n s u r i n g   in t eg r i ty   o r   s e n d i n g   m o r e   b i o m e d ic al   p ar am et er s .   Par t   B   is   t h e   c o n c ate n a te d   b i o m e d ic al  p ar am ete r s   o f   te m p er at u r e,   SP O 2   a n d   g l u c o s e   le v el   i n   h ex ad ec im a l   f o r m at .   Fo r   al l t esti n g   p u r p o s e s ,   p a r t   A   o f   t h e   p lai n t e x in   t h is   p a p e r   is   k e p t   t o   b s er i es  o f   “z e r o es ”.           Fig u r 7 .   T h f o r m at  o f   p lain   t ex t in   h ex a d ec im al       3 . 2 . 3 Dif f er ent ia l t r a il o f   S peck   a nd   Sp ec k pres_ S   Dif f er en tial  tr ail  o f   Sp ec k p r es_ was   f o u n d   p r im a r ily   to   ass es s   it s   r esil ien ce   to   d if f er en tial  cr y p tan aly s is .   T h is   d if f er en tia tr ail  s h o u ld   b e   as  wea k   as  p o s s ib le.   cip h er   with   s tr o n g   d if f e r en tial  tr ail  is   m o r p r o n t o   attac k s   [ 2 3 ] .   T h d if f er en tial tr ail  was f o u n d   u s in g   alg o r ith m   1 .     Alg o r ith m   f o r   f in d in g   d if f er e n tial tr ails   I n p u t:   1.   cr y p to g r ap h ic  al g o r ith m   E   o p er atin g   o n   n - b it p lain tex ts .   2.   s p ec if ic  p lain tex t d if f er en ce   ∆P  ,   wh er ∆P  P1     P2 .   3.   : N u m b er   o f   p lain tex p air s   to   an aly ze   ( e. g . ,   1 0 0 0 ) .   Ou tp u t:   Ob s er v ed   d if f e r en tial tr ail  ∆P  →  ∆C f o r   ea ch   r o u n d   o f   t h al g o r ith m.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In d o n esian   J   E lec   E n g   &   C o m p   Sci Vo l.  41 ,   No .   3 Ma r ch   20 2 6 :   9 4 6 - 95 3   950   Alg o r ith m   1 .   Alg o r ith m   f o r   f i n d in g   d if f er e n tial tr ail  o f   Sp ec k   an d   Sp ec k p r es S   Alg o r ith m   1. 1 .   Gen er ate  p lain tex t p air s :   Randomly generate  plaintexts  1 , 2 , . . . ,    of n - bits each.   for each plaintext  Pi   do :   Compute its pair P′ such that:   P′ = Pi    ∆P   where ∆P = 00000000 08000000 (as an example).   end for     Alg o r ith m   1. 2.   E n cr y p p lain t ex t p air s :   for each plaintext pair (Pi, P i ′) do   Encrypt the pair using E to produce ciphertexts:   Ci = E(Pi),   C′ = E(P i ′)   end for     Alg o r ith m   1. 3.   C o m p u te  cip h e r tex t d if f er e n ce s : f o r   ea c h   cip h er tex t p air   ( C i,  C ′)  d o :   Compute the ciphertext difference:   ∆Ci = Ci    C′   end for     Alg o r ith m   1. 4.   Ma p   p lain tex t - cip h er tex t d if f er en ce s :   Record and analyze the relationships between ∆P and ∆C:   E   ∆P −→ ∆C     Alg o r ith m   1. 5.   R ep ea t f o r   ea c h   r o u n d :   for each round r of the algorithm E do   Observe and log the differential trail:   ∆Pr = (∆Li, ∆Ri) → (∆Lo, ∆Ro)   wh er ∆L   an ∆R   de no te   th le ft   an ri gh t   ha lv es   o th pl ai nt ex t/ ci ph er te x di ff er en ce   at   round r.   end  for     Alg o r ith m   1. 6.   An aly ze   d if f e r en tial tr ail :   Identify  occurrences  where  specific  ∆P  consiste ntly  produce  specific  C.  Summarize  the  probabilities for each trail ∆P → ∆C.       4.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O NS   T h is   s ec tio n   tab u lates  an d   in t er p r etes  th s tatis tical  m etr ics,  th d if f e r en tial  cr y p tan aly s is   m etr ics   an d   th p er f o r m an ce   c o s ts   o f   th h y b r id   cip h er .     4 . 1 .   Co m pa riso n o f   Sp ec k   a nd   m o dified  Sp ec k   v er s io ns   us ing   s ec urit y   m et rics   I n d ex   o f   c o in cid en ce   ( I o C )   [ 2 4 ] ,   E n t r o p y   an d   Av alan ch e   ef f ec [ 2 5 ]   o f   all  v er s io n s   was  co m p u ted   an d   c o m p ar e d   with   Sp ec k 6 4 / 9 6 .   I is   s ee n   th at   wh en   b o x   is   i n clu d ed   in   th e   co m p lete  p lain   tex t,  t h e   p er ce n tag e   ch an g es  o f   th 3   m etr ics  s h o th c o r r ec a n d   d esira b le  tr en d .   T ab le   2   s h o w s   th at  Sp ec k p r es_ s u p er ce d es  Sp ec k   alg o r it h m   i n   all  3 - s ec u r ity   m etr ics.  T h en tr o p y   h as  in c r ea s ed   b y   3 . 8 an d   th e   av alan ch ef f ec t is also   in cr ea s ed .   T h I o C   also   d ec r ea s es b y   6 . 0 2 %.       T ab le  2 .   C o m p a r is o n   o f   s tatis t ical  m etr ics f o r   Sp ec k   with   d if f er en t S - b o x   in teg r atio n   s tr ate g ies   A l g o r i t h m   c h a n g e   i n   I o C   c h a n g e   i n   E n t r o p y   c h a n g e   i n   A v a l a n c h e   S p e c k   w i t h   S - b o x   f o r   h a l f   o f   p l a i n   t e x t   I n c r e a se d   b y   2 5 . 4 5 %   I n c r e a se d   b y   0 . 4 %   D e c r e a s e d   b y   0 . 4 %   S p e c k p r e s _ S   D e c r e a s e d   b y   6 . 0 2 %   I n c r e a se d   b y   3 . 8 %   I n c r e a se d   b y   1 . 7 %   S p e c k   w i t h   S - b o x   a t   t h e   s t a r t   o f   t h e   r o u n d   D e c r e a s e d   b y   2 . 0 2 %   D e c r e a s e d   b y   3 . 3 %   D e c r e a s e d   b y   2 . 1 %       4. 2 .     Co m pa riso o f   Sp ec k   a nd   Sp ec k pres_ us ing   diff er ent ia l t ra il   T ab le s   3   an d   4   s h o th d etai ls   o f   th d if f er en tial  tr ail  o f   S p ec k   an d   Sp ec k p r es_ f o r   s in g le  d ata  s et  o f   1 , 0 0 0   p air   o p lain t - te x s am p les.  As  s h o wn   in   T ab le  3 ,   d if f er en tial  p r o b ab ilit y   ( DP)   an d   weig h o f   Sp ec k   was c o m p u ted   f r o m   th i s   d if f er en tial tr ail.   T o tal  DP   o f   th tr ail  is   th p r o d u ct  o f   t h p r o b ab ilit ies at  ea ch   r o u n d   a n d   is   ex p r ess ed   as :       =    1   ×    2   ×     ×       ( 1 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52       A R X   B a s ed   cip h er w ith   S - b o a u g men ta tio n :   s ta tis tica l   a n d   d iffer en tia l e va lu a tio n   ( Ma n ita   R a jp u t )   951   t h weig h t o f   a   r o u n d   wh ic h   is   th n eg ativ b ase - 2   lo g ar ith m   o f   its   p r o b ab ilit y   was c o m p u ted   as :      (  ) =      2 ( )   ( 2 )     f o r   th f u ll tr ail:      (  )   =    (  )     ( 3 )     Hig h - weig h tr ails   in d icate   th at  th cip h er   h as  s tr o n g   d if f u s io n   an d   n o n - lin ea r ity ,   m ak in g   it  d if f ic u lt   f o r   d i f f er en ce s   to   p r o p ag ate   p r ed ictab ly .   h ig h er   weig h a ls o   in d icate s   th at  m u c h   lar g er   n u m b er   o f   p lain   tex ts   will   b r eq u ir ed   f o r   an y   ty p o f   attac k .   T h u s ,   an   alg o r ith m   h av in g   less er   v alu o f   tr ail  DP   an d   h ig h er   v alu o f   weig h is   co n s id er e d   to   b r o b u s ag ain s d if f er en t ial  attac k s .   Fo r   Sp ec k   alg o r it h m ,   th DP t r ai l   was   f o u n d   to   b 0 . 0 0 8 0 5   an d   weig h was  ca lcu lated   a s   6 . 9 5 .   T h e   DP t r ai l   was   f o u n d   to   b 0 . 0 0 4 3 4   an d   weig h was   ca lcu lated   as 7 . 8 4 4 .   T h is   clea r ly   s h o ws th at  Sp ec k p r es_ S h as a   wea k er   d if f er en tial tr ail  wh ich   in d icate s   it wil l   b m o r r o b u s t to   d if f e r en tial  attac k s   as c o m p ar ed   to   o r ig in a l Sp ec k .       T ab le  3 .   Dif f e r en tial p r o b ab ili ty   an d   w eig h t o f   Sp ec k   R o u n d s   ∆x   ∆y   P r o u n d   W e i g h t   ( r o u n d )   R o u n d   1   0 0 0 8 0 0 0 0   0 0 0 8 0 0 0 0   1 0 0 0 / 1 0 0 0   =   1   0   R o u n d   2   0 0 0 8 0 8 0 0   0 0 4 8 0 8 0 0   3 2 2 / 1 0 0 0   =   0 . 3 2 2   1 . 6 3 4   R o u n d   3   0 0 4 8 0 0 0 8   0 2 0 8 4 0 0 8   2 5 / 1 0 0 0   =   0 . 0 2 5   5 . 3 2     D P t r a i l   =   0 . 0 0 8 0 5   To t a l   w e i g h t   =   6 . 9 5       T ab le  4 .   Dif f e r en tial p r o b ab ili ty   an d   w eig h t o f   Sp ec k p r es_ S   R o u n d s   ∆x   ∆y   P r o u n d   W e i g h t   ( r o u n d )   R o u n d   1   0 0 0 0 4 0 0 0   0 0 0 0 4 0 0 0   2 1 7 / 1 0 0 0   =   0 . 2 1 7   2 . 2 0 4   R o u n d   2   0 0 0 0 5 0 C 0   0 0 0 2 D 0 C 0   2 0 / 1 0 0 0   =   0 . 0 2 0   5 . 6 4     D P t r a i l   =   0 . 0 0 4 3 4   To t a l   w e i g h t   =   7 . 8 4 4       As  s ee n   in   T ab le s   3   an d   4 ,   DPtr a il   o f   Sp ec k p r es_ is   4 6 lo wer   th an   th at  o f   Sp ec k .   T h weig h o f   Sp ec k p r es  is   1 2 . 8 6 h i g h er   th an   th at   o f   Sp ec k .   T h d i f f e r en tial  tr ail,   DPtra il  an d   weig h was  f o u n d   f o r   2   m o r s ets  o f   1 , 0 0 0   p air s   o f   p l ain   tex d ata.   Fig u r 8   s h o ws  th at  all  s ets  o f   in p u ts   s h o wed   s im ilar   r esu lts   wi th   Sp ec k p r es S sh o win g   4 0 % t o   5 0 % d ec r ea s in   th o f   d if f e r en tial tr ail   pr oba bl i t y.           Fig u r 8 C o m p a r is o n   o f   d if f e r en tial tr ail  p r o b ab ilit ies o f   Sp ec k   an d   Sp ec k p r es_ S       4. 3 .    Co m pa riso o f   Sp ec a nd   Sp ec k pres_ us ing   pe rf o rma nce  co s t s   s uch  a s   ex ec utio t im a nd   la t ency   o n ST M 3 2   ba s ed  bo a rds   E x ec u tio n   tim e,   laten c y   was   f o u n d   o f   b o t h   alg o r ith m s   o n   Nu cleo   F4 0 1 R E   d ev elo p m en b o a r d .     T h STM 3 2   Nu cleo - F4 0 1 R E   d ev elo p m e n b o ar d   is   b ased   o n   th ST M3 2 F4 0 1 R E   m icr o c o n tr o ller ,   f ea t u r in g   an   AR C o r tex - M4   co r o p e r atin g   at  m ax i m u m   clo c k   f r eq u en cy   o f   8 4   MH [ 2 6 ] [ 2 7 ] .   T ab le  5   co m p a r es   th p er f o r m a n ce   c o s ts   o f   t h p r o p o s ed   h y b r id   alg o r ith m   with   th e   o r ig in al   s p ec k 6 4 /9 6 .   R esu lts   s h o th at  th e   ex ec u tio n   ti m a n d   laten cy   ar e   well  with in   ac ce p tab le  lim its   o f   I o MT   t r an s m is s io n   [ 2 8 ] ,   [ 2 9 ] .       T ab le  5 .   E x ec u tio n   tim a n d   la ten cy   co m p ar is o n   o f   Sp ec k - 6 4 /9 6     an d   Sp ec k p r es - S - 6 4 /9 6   o n   STM 3 2 F4 0 1 R E   ( 8 4   MH z)     S p e c k   6 4 / 9 6   S p e c k p r e s _ S   6 4 / 9 6   Ex e c u t i o n   t i m e   4 2   mi c r o s e c o n d s   9 3   mi c r o s e c o n d s     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In d o n esian   J   E lec   E n g   &   C o m p   Sci Vo l.  41 ,   No .   3 Ma r ch   20 2 6 :   9 4 6 - 95 3   952   5.   CO NCLU SI O N   I n   th is   p ap er ,   n o v el  h y b r id   en cr y p tio n   alg o r it h m   tailo r ed   f o r   I o MT   was  p r o p o s ed   an d   ev alu ated .   T h alg o r ith m   d em o n s tr ated   s ig n if ican im p r o v em en ts   in   cr itical  cr y p to g r ap h ic  p r o p er ties ,   in clu d in g   th I o C ,   av alan ch ef f ec t,  e n tr o p y   an d   d if f er e n tial  tr ail.   T h ese  ch ar ac ter is tics   in d icate   an   en h an ce d   r esis tan ce   to   s tatis t ical  an d   d if f er en tial  cr y p tan aly s is .   T h I o C   d ec r ea s es  b y   6 . 0 2 %,  av alan c h ef f ec t   in cr ea s es  b y   1 . 7 u s in g   th n ew  h y b r id   alg o r ith m   Sp ec k p r es  S.  T h is   alg o r ith m   also   s h o ws  wea k er   d if f er e n tial  tr ail  p r o b a b ilit y   o f   o n l y   0 . 0 0 4 3 4   as  co m p ar ed   to   th DPtra il  o f   Sp ec k   wh ic h   is   0 . 0 0 8 2 5 .   T h is   r eiter ates  th r o b u s tn ess   o f   th e   Sp ec k p r es_ ag ain s d if f er e n tial  attac k s .   T h ese  im p r o v em en ts   co n tr ib u te  to   s tr o n g er   s ec u r i ty   g u ar an tees,  m ak in g   t h p r o p o s ed   alg o r ith m   s u itab le  f o r   s en s itiv m ed i ca d ata  tr an s m is s io n .   Ho we v er ,   th e   tr ad e - o f f   f o r   th is   in cr ea s ed   s ec u r ity   is   m ar g in ally   h ig h er   ex ec u tio n   tim an d   laten cy ,   wh ich   is   a   c o m m o n   ch allen g in   ad v an ce d   en cr y p tio n   tech n iq u es.  T h ex ec u tio n   tim in c r ea s es  b y   5 1   μ s   wh en   test ed   o n   an   STM 3 2   Nu cle o   b o ar d .   T h is   m ar g in ally   in c r ea s ed   ex ec u tio n   tim is   well  with in   lim its   o f   I o MT   d ata  tr an s f er   r ate  r eq u ir em e n ts .   Fu tu r wo r k   will f o cu s   o n   m o d if y in g   t h s am alg o r ith m   f o r   p r o v i d in g   a u t h en ticatio n   a n d   I n teg 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 t r ib u to r   R o les  T a x o n o m y   ( C R ed iT)   to   r ec o g n ize   in d iv i d 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   Ma n ita  R ajp u t                               Pra n ali  C h o u d h ar i                                 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 d ata   th at  s u p p o r th e   f in d in g s   o f   th is   s tu d y   ar e   av ailab le   f r o m   th c o r r esp o n d in g   a u th o r ,   [ in itials ,   AB ] ,   u p o n   r ea s o n ab le   r e q u est.       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   I n t e r n e t   o f   M e d i c a l   T h i n g s (I o M T)   M a r k e t   S i z e ,   S h a r e   C O V I D - 1 9   I mp a c t   A n a l y si s ,   B y   C o m p o n e n t   ( M e d i c a l   D e v i c e s,   S y s t e m   a n d   S o f t w a r e ,   S e r v i c e s,   a n d   C o n n e c t i v i t y   T e c h n o l o g y ) ,   B y   A p p l i c a t i o n   ( P a t i e n t   M o n i t o r i n g ,   T e l e me d i c i n e ,   C o n n e c t e d   I mag i n g ,   a n d   O t h e r s) ,   F o r t u n e   B u si n e ss   I n si g h t s.  A c c e ss e d :   Ju n .   1 8 ,   2 0 2 4 .   [ O n l i n e ] .   A v a i l a b l e :   h t t p s : / / w w w . f o r t u n e b u si n e ss i n s i g h t s.c o m/ i n d u st r y - r e p o r t s / i n t e r n e t - of - me d i c a l - t h i n g s - i o mt - m a r k e t - 1 0 1 8 4 4 .   [ 2 ]   K .   S t i n e ,   R .   K i s sel ,   W .   C .   B a r k e r ,   A .   Le e ,   a n d   J.  F a h l si n g ,   I N F O R M A TI O N   S EC U R I TY ,   2 0 0 8 .   [ O n l i n e ] .   A v a i l a b l e :   h t t p s : / / n v l p u b s. n i s t . g o v / n i st p u b s / l e g a c y / sp / n i st s p e c i a l p u b l i c a t i o n 8 0 0 - 6 0 v 2 r 1 . p d f .   [ 3 ]   S t a n d a r d s   f o r   se c u r i t y   c a t e g o r i z a t i o n   o f   f e d e r a l   i n f o r ma t i o n   a n d   i n f o r ma t i o n   sy s t e ms ,   W a sh i n g t o n ,   D . C . ,   2 0 0 4 .     d o i :   1 0 . 6 0 2 8 / N I S T. F I P S . 1 9 9 .   [ 4 ]   M i n i m u s e c u r i t y   r e q u i r e m e n t s   f o r   f e d e r a l   i n f o r ma t i o n   a n d   i n f o r mat i o n   s y st e ms,”   W a sh i n g t o n ,   D . C . ,   2 0 0 6 .     d o i :   1 0 . 6 0 2 8 / N I S T. F I P S . 2 0 0 .   [ 5 ]   N u m b e r   o f   d a t a   b r e a c h e a n d   i n d i v i d u a l a f f e c t e d   i n   t h e   U . S .   h e a l t h c a r e   i n d u st r y   f r o 2 0 0 9   t o   2 0 2 2 ,   S t a t i s t a .   A c c e ss e d :   J u n 1 8 ,   2 0 2 4 .   [ O n l i n e ] .   A v a i l a b l e :   h t t p s : / / w w w . st a t i st a . c o m / st a t i st i c s / 7 9 8 4 1 7 / h e a l t h - a n d - me d i c a l - d a t a - c o mp r o mi s e s - u n i t e d - s t a t e s / .   [ 6 ]   J.  M c K e o n ,   5 3 o f   c o n n e c t e d   m e d i c a l   d e v i c e c o n t a i n   c r i t i c a l   v u l n e r a b i l i t i e s,   T e c h t a r g e t .   A c c e sse d :   Ja n .   2 1 ,   2 0 2 2 .   [ O n l i n e ] .   A v a i l a b l e :   h t t p s : / / w w w . t e c h t a r g e t . c o m / sea r c h s e c u r i t y / n e w s/ 2 5 2 5 1 1 6 9 9 / M o r e - t h a n - h a l f - of - me d i c a l - d e v i c e s - f o u n d - to - h a v e - c r i t i c a l - vul n e r a b i l i t i e s .   [ 7 ]   V .   A .   T h a k o r ,   M .   A .   R a z z a q u e ,   a n d   M .   R .   A .   K h a n d a k e r ,   Li g h t w e i g h t   c r y p t o g r a p h y   a l g o r i t h ms  f o r   r e so u r c e - c o n st r a i n e d   I o T   d e v i c e s :   a   r e v i e w ,   c o m p a r i s o n   a n d   r e sea r c h   o p p o r t u n i t i e s ,   I EEE   Ac c e ss ,   v o l .   9 ,   p p .   2 8 1 7 7 2 8 1 9 3 ,   2 0 2 1 ,     d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 2 1 . 3 0 5 2 8 6 7 .   [ 8 ]   A .   B o g d a n o v   e t   a l . ,   P R ESEN T :   a n   u l t r a - l i g h t w e i g h t   b l o c k   c i p h e r ,   i n   L e c t u re  N o t e i n   C o m p u t e S c i e n c e   ( i n c l u d i n g   s u b s e ri e s   L e c t u re   N o t e i n   Ar t i f i c i a l   I n t e l l i g e n c e   a n d   L e c t u re  N o t e s   i n   Bi o i n f o rm a t i c s) ,   v o l .   4 7 2 7   LN C S ,   B e r l i n ,   H e i d e l b e r g :   S p r i n g e r   B e r l i n   H e i d e l b e r g ,   2 0 0 7 ,   p p .   4 5 0 4 6 6 .   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / 9 7 8 - 3 - 5 4 0 - 7 4 7 3 5 - 2 _ 3 1 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52       A R X   B a s ed   cip h er w ith   S - b o a u g men ta tio n :   s ta tis tica l   a n d   d iffer en tia l e va lu a tio n   ( Ma n ita   R a jp u t )   953   [ 9 ]   R .   B e a u l i e u ,   D .   S h o r s,   J.   S mi t h ,   S .   Tr e a t ma n - C l a r k ,   B .   W e e k s ,   a n d   L .   W i n g e r s,   S I M O N   a n d   S P E C K :   b l o c k   c i p h e r s   f o r   t h e   i n t e r n e t   o f   t h i n g s ,   2 0 1 5 .   [ O n l i n e ] .   A v a i l a b l e :   h t t p s : / / e p r i n t . i a c r . o r g / 2 0 1 5 / 5 8 5 .   [ 1 0 ]   S .   B a n i k   e t   a l . ,   M i d o r i :   a   b l o c k   c i p h e r   f o r   l o w   e n e r g y   ( E x t e n d e d   V e r si o n ) ,   2 0 1 5 .   [ 1 1 ]   K .   S h i b u t a n i ,   T.   I so b e ,   H .   H i w a t a r i ,   A .   M i t s u d a ,   T .   A k i s h i t a ,   a n d   T.   S h i r a i ,   P i c c o l o :   a n   u l t r a - l i g h t w e i g h t   b l o c k c i p h e r ,     i n   L e c t u r e   N o t e s   i n   C o m p u t e r   S c i e n c e ,   v o l .   6 9 1 7   LN C S ,   2 0 1 1 ,   p p .   3 4 2 3 5 7 .   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / 9 7 8 - 3 - 6 4 2 - 2 3 9 5 1 - 9 _ 2 3 .   [ 1 2 ]   F .   A b e d ,   E.   Li s t ,   S .   L u c k s,  a n d   J .   W e n z e l ,   C r y p t a n a l y s i o f   t h e   sp e c k   f a mi l y   o f   b l o c k   c i p h e r s,”   2 0 1 3 .   [ O n l i n e ] .   A v a i l a b l e :   h t t p s : / / e p r i n t . i a c r . o r g / 2 0 1 3 / 5 6 8 .   [ 1 3 ]   Z.   F e n g ,   Y .   L u o ,   C .   W a n g ,   Q .   Y a n g ,   Z.   Li u ,   a n d   L.   S o n g ,   I mp r o v e d   d i f f e r e n t i a l   c r y p t a n a l y si s   o n   S P EC K   u s i n g   p l a i n t e x t   st r u c t u r e s,   i n   L e c t u r e   N o t e i n   C o m p u t e S c i e n c e ,   v o l .   1 3 9 1 5   LN C S ,   2 0 2 3 ,   p p .   3 2 4 .   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / 9 7 8 - 3 - 0 3 1 - 3 5 4 8 6 - 1 _ 1 .   [ 1 4 ]   R .   B e a u l i e u ,   D .   S h o r s ,   J.  S mi t h ,   S .   T r e a t m a n - C l a r k ,   B .   W e e k s,  a n d   L.   W i n g e r s,  N o t e o n   t h e   d e s i g n   a n d   a n a l y si o f   S i m o n   a n S p e c k ,   2 0 1 7 .   [ O n l i n e ] .   A v a i l a b l e :   h t t p s: / / e p r i n t . i a c r . o r g / 2 0 1 7 / 5 6 0 . p d f .   [ 1 5 ]   C .   S o n g ,   K .   H u a n g ,   L .   H u ,   a n d   W .   Y a n g ,   A u t o mat i c   d i f f e r e n t i a l   a t t a c k   o n   r o u n d - r e d u c e d   s p e c k ,   I AC T ra n s a c t i o n o n   S y m m e t ri c   C ry p t o l o g y ,   v o l .   2 0 1 7 ,   n o .   1 ,   p p .   2 4 4 1 ,   2 0 1 7 .   [ 1 6 ]   M .   I md a d ,   S .   N .   R a m l i ,   a n d   H .   M a h d i n ,   A n   En h a n c e d   K e y   S c h e d u l e   A l g o r i t h m   o f   P R ESEN T - 1 2 8   b l o c k   c i p h e r   f o r   r a n d o m   a n d   n o n - r a n d o sec r e t   k e y s ,   S y m m e t ry ,   v o l .   1 4 ,   n o .   3 ,   p .   6 0 4 ,   M a r .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / s y m1 4 0 3 0 6 0 4 .   [ 1 7 ]   A   S u b st i t u t i o n   B o x   f o r   Li g h t w e i g h t   C i p h e r s t o   S e c u r e   I n t e r n e t   o f   T h i n g s,   Jo u r n a l   o f   C o mp u t e r   S c i e n c e .   [ 1 8 ]   K .   M o h a me d ,   M .   N .   M o h a mm e d   P a u z i ,   F .   H .   H j   M o h d   A l i ,   S .   A r i f f i n ,   a n d   N .   H .   N i k   Z u l k i p l i ,   S t u d y   o f   S - b o x   p r o p e r t i e i n   b l o c k   c i p h e r ,   i n   2 0 1 4   I n t e rn a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   C o m p u t e r,  C o m m u n i c a t i o n s ,   a n d   C o n t ro l   T e c h n o l o g y   ( I 4 C T ) ,   I EEE,   S e p .   2 0 1 4 ,   p p .   3 6 2 3 6 6 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I 4 C T. 2 0 1 4 . 6 9 1 4 2 0 6 .   [ 1 9 ]   C .   C i d ,   T.   H u a n g ,   T .   P e y r i n ,   Y .   S a s a k i ,   a n d   L.   S o n g ,   B o o m e r a n g   c o n n e c t i v i t y   t a b l e :   a   n e w   c r y p t a n a l y s i t o o l ,   2 0 1 8 .   [ O n l i n e ] .   A v a i l a b l e :   h t t p s: / / e p r i n t . i a c r . o r g / 2 0 1 8 / 1 6 1 . p d f .   [ 2 0 ]   V .   P a n c h a m i   a n d   M .   M .   M a t h e w s,   A   su b st i t u t i o n   b o x   f o r   l i g h t w e i g h t   c i p h e r t o   se c u r e   i n t e r n e t   o f   t h i n g s,”   J o u rn a l   o f   K i n g   S a u d   U n i v e rsi t y   -   C o m p u t e a n d   I n f o rm a t i o n   S c i e n c e s ,   v o l .   3 5 ,   n o .   4 ,   p p .   7 5 8 9 ,   A p r .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . j k su c i . 2 0 2 3 . 0 3 . 0 0 4 .   [ 2 1 ]   T.   D .   Te a m,   S - B o x e s   a n d   t h e i r   a l g e b r a i c   r e p r e s e n t a t i o n s,”   C r y p t o g r a p h y .   A c c e ss e d :   A u g .   1 5 ,   2 0 2 3 .   [ O n l i n e ] .   A v a i l a b l e :   h t t p s : / / d o c . sa g e mat h . o r g / h t m l / e n / r e f e r e n c e / c r y p t o g r a p h y / s a g e / c r y p t o / sb o x . h t ml .   [ 2 2 ]   M .   R a j p u t   a n d   P .   C h o u d h a r i ,   C o m p a r a t i v e   a n a l y s i o f   d a t a   s e c u r i t y   a l g o r i t h ms  f o r   I o M T   a p p l i c a t i o n s,”   i n   L e c t u r e   N o t e s   i n   N e t w o rks  a n d   S y st e m s ,   v o l .   1 1 6 1 ,   2 0 2 5 ,   p p .   5 2 3 5 3 7 .   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / 9 7 8 - 981 - 97 - 8 6 0 2 - 2 _ 4 7 .   [ 2 3 ]   F .   A b e d ,   E .   L i st ,   S .   L u c k s,  a n d   J.  W e n z e l ,   C r y p t a n a l y si o f   t h e   s p e c k   f a m i l y   o f   b l o c k   c i p h e r d o b l e ,   2 0 1 3 .   [ O n l i n e ] .   A v a i l a b l e :   h t t p s : / / e p r i n t . i a c r . o r g / 2 0 1 3 / 5 6 8 .   [ 2 4 ]   W .   F .   F r i e d ma n ,   T h e   i n d e x   o f   c o i n c i d e n c e   a n d   i t a p p l i c a t i o n i n   c r y p t o g r a p h y ,   G e n e v a ,   U S A ,   1 9 2 2 .   [ O n l i n e ] .   A v a i l a b l e :   h t t p s : / / w w w . n s a . g o v / p o r t a l s / 7 5 / d o c u men t s/ n e w s - f e a t u r e s/ d e c l a ssi f i e d - d o c u me n t s / f r i e d m a n - d o c u me n t s / p u b l i c a t i o n s/ f o l d e r _ 2 3 3 / 4 1 7 6 1 0 3 9 0 8 0 0 1 8 . p d f .   [ 2 5 ]   K .   M o h a me d ,   M .   N .   M .   P a u z i ,   F .   H .   H .   M .   A l i ,   a n d   S .   A r i f f i n ,   A n a l y s e   o n   a v a l a n c h e   e f f e c t   i n   c r y pt o g r a p h y   a l g o r i t h m,”   i n   Pro c e e d i n g o f   t h e   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   S u st a i n a b l e   Pr a c t i c e s,   D e v e l o p m e n t   a n d   U r b a n i sa t i o n   ( I C o n s PAD U   2 0 2 1 ) ,   1 6   N o v e m b e 2 0 2 1 ,   U n i v e rsi t i   S e l a n g o r ( U N I S EL) ,   M a l a y s i a ,   O c t .   2 0 2 2 ,   p p .   6 1 0 6 1 8 .   d o i :   1 0 . 1 5 4 0 5 / e p ms. 2 0 2 2 . 1 0 . 5 7 .   [ 2 6 ]   S TM 3 2 F 4 0 1 R E,   S T M 3 2   d y n a m i c   e f f i c i e n c y   M C U ,   A r C o r t e x - M 4   c o r e   w i t h   D S P   a n d   F P U ,   u p   t o   5 1 2   K b y t e o f   F l a s h   memo r y ,   8 4   M H z   C P U ,   A r t   A c c e l e r a t o r .   [ O n l i n e ] .   A v a i l a b l e :   s t m3 2 f 4 0 1 r e . p d f .   [ 2 7 ]   S TM 3 2   N u c l e o - 6 4   b o a r d s ( M B 1 1 3 6 ) .   [ O n l i n e ] .   A v a i l a b l e :   u m 1 7 2 4 - st m 3 2 - n u c l e o 6 4 - b o a r d s - m b 1 1 36 - s t mi c r o e l e c t r o n i c s . p d f .   [ 2 8 ]   S .   A .   A n sari   a n d   S .   A l i ,   A   s y st e mat i c   r e v i e w   o f   l i g h t w e i g h t   c r y p t o g r a p h i c   s c h e mes   f o r   s e c u r i t y   a n d   p r i v a c y   i n   I o T,     D i sco v e r   C o m p u t i n g ,   v o l .   2 8 ,   n o .   1 ,   p .   2 6 6 ,   N o v .   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s1 0 7 9 1 - 0 2 5 - 0 9 7 5 5 - 3.   [ 2 9 ]   M .   El - h a j j ,   H .   M o u s a w i ,   a n d   A .   F a d l a l l a h ,   A n a l y s i o f   l i g h t w e i g h t   c r y p t o g r a p h i c   a l g o r i t h ms   o n   I o h a r d w a r e   p l a t f o r m,     Fu t u r e   I n t e r n e t ,   v o l .   1 5 ,   n o .   2 ,   p .   5 4 ,   J a n .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / f i 1 5 0 2 0 0 5 4 .       B I O G RAP H I E S O F   AUTH O RS       Ma n it a   Ra jp u         is  a ss istan p ro fe ss o a c o ll e g e   o F a t h e C.   Ro d ri g u e In stit u te  o Tec h n o lo g y .   S h e   is  p u su in g   a   P h . D .   d e g re e   in   El e c tro n ics   a n d   Tele c o m m u n ica ti o n   wit h   sp e c ializa ti o n   i n   c r y p t o g ra p h y   f o I o T.   He re se a rc h   in tere sts  i n c lu d e   se c u rit y ,   b io m e d ica l   e n g in e e rin g   a n d   wire les c o m m u n ica ti o n .   S h e   h a a u t h o re d   a   b o o k   o n   c e ll u lar  Co m m u n ica ti o n   a n d   se v e ra b o o k   c h a p ters .   S h e   h a c o - a u th o re d   a t   lea st  3 0   c o n f e re n c e   a n d   jo u rn a l   p a p e rs.     S h e   h a a n   H - In d e x   o 6 ,   i1 0   In d e x   o f   5   a n d   C it a ti o n   C o u n ts  o 3 4 0 .   S h e   c a n   b e   c o n tac ted   a t   e m a il m a n it a . ra jp u t@fcrit. a c . i n .       Dr .   Pra n a li   C h a u d h a r i           is  wo rk in g   a a n   a ss o c iate   p ro fe ss o ( As so c a it e   De a n   o a c a d e m ics a F a th e C.   R o d r ig u e In stit u te  o f   Tec h n o l o g y .   S h a   h a a   d o c to ra te’s   d e g re e   i n   El e c tro n ics   a n d   Tele c o m m u n ica ti o n .   He re se a rc h   in tere sts  in c lu d e   se c u rit y ,   b io m e d ica l   e n g in e e rin g   a n d   I o T.   S h e   h a m o re   th a n   4 0   re se a rc h   p u b li c a t i o n a n d   2   p a te n ts.  S h e   h a a n     H - in d e x   o 0 8 .   S h e   c a n   b e   c o n tac t e d   a e m a il :   p ra n a li . c h o u d h a ri@fcrit. a c . in .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.