Published January 1, 2020
| Version v1
Publication
Open
SLEPX: An Efficient Lightweight Cipher for Visual Protection of Scalable HEVC Extension
- 1. Islamia University of Bahawalpur
- 2. Athlone Institute of Technology
- 3. Lahore College for Women University
- 4. University of Suffolk
Description
This paper proposes a lightweight cipher scheme aimed at the scalable extension of the High Efficiency Video Coding (HEVC) codec, referred to as the Scalable HEVC (SHVC) standard. This stream cipher, Symmetric Cipher for Lightweight Encryption based on Permutation and EXlusive OR (SLEPX), applies Selective Encryption (SE) over suitable coding syntax elements in the SHVC layers. This is achieved minimal computational complexity and delay. The algorithm also conserves most SHVC functionalities, i.e. preservation of bit-length, decoder format-compliance, and error resilience. For comparative analysis, results were taken and compared with other state-of-art ciphers i.e. Exclusive-OR (XOR) and the Advanced Encryption Standard (AES). The performance of SLEPX is also compared with existing video SE solutions to confirm the efficiency of the adopted scheme. The experimental results demonstrate that SLEPX is as secure as AES in terms of visual protection, while computationally efficient comparable with a basic XOR cipher. Visual quality assessment, security analysis and extensive cryptanalysis (based on numerical values of selected binstrings) also showed the effectiveness of SLEPX's visual protection scheme for SHVC compared to previously-employed cryptographic techniques.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تقترح هذه الورقة مخطط تشفير خفيف الوزن يهدف إلى التمديد القابل للتطوير لترميز الفيديو عالي الكفاءة (HEVC)، المشار إليه باسم معيار HEVC القابل للتطوير (SHVC). يطبق هذا التشفير الدفقي، التشفير المتماثل للتشفير خفيف الوزن بناءً على التبديل والاستبعاد أو (SLEPX)، التشفير الانتقائي (SE) على عناصر بناء الجملة المناسبة للتشفير في طبقات SHVC. يتم تحقيق الحد الأدنى من التعقيد والتأخير الحسابي. كما تحافظ الخوارزمية على معظم وظائف SHVC، أي الحفاظ على طول البت، والامتثال لتنسيق وحدة فك التشفير، ومرونة الخطأ. للتحليل المقارن، تم أخذ النتائج ومقارنتها مع الأصفار الحديثة الأخرى، أي الأصفار الحصرية (XOR) ومعيار التشفير المتقدم (AES). تتم مقارنة أداء SLEPX أيضًا مع حلول الفيديو SE الحالية لتأكيد كفاءة المخطط المعتمد. تُظهر النتائج التجريبية أن SLEPX آمن مثل AES من حيث الحماية البصرية، بينما يمكن مقارنته بكفاءة حسابية مع شفرة XOR الأساسية. كما أظهر تقييم الجودة المرئية وتحليل الأمان وتحليل التشفير الشامل (بناءً على القيم العددية لسلاسل الحاويات المحددة) فعالية مخطط الحماية المرئية لـ SLEPX لـ SHVC مقارنة بتقنيات التشفير التي تم توظيفها سابقًا.Translated Description (French)
Cet article propose un schéma de chiffrement léger visant à l'extension évolutive du codec High Efficiency Video Coding (HEVC), appelé norme Scalable HEVC (SHVC). Ce chiffrement de flux, Symmetric Cipher for Lightweight Encryption based on Permutation and EXlusive OR (SLEPX), applique le chiffrement sélectif (SE) sur les éléments de syntaxe de codage appropriés dans les couches SHVC. Ceci permet d'obtenir une complexité et un délai de calcul minimaux. L'algorithme conserve également la plupart des fonctionnalités SHVC, c'est-à-dire la préservation de la longueur des bits, la conformité au format du décodeur et la résilience aux erreurs. Pour l'analyse comparative, les résultats ont été pris et comparés à d'autres chiffrements de pointe, c'est-à-dire le OU exclusif (XOR) et le standard de chiffrement avancé (AES). Les performances de SLEPX sont également comparées aux solutions de SE vidéo existantes pour confirmer l'efficacité du schéma adopté. Les résultats expérimentaux démontrent que SLEPX est aussi sûr que AES en termes de protection visuelle, tout en étant efficace sur le plan informatique, comparable à un chiffrement XOR de base. L'évaluation de la qualité visuelle, l'analyse de la sécurité et la cryptanalyse approfondie (basée sur les valeurs numériques des chaînes cinématiques sélectionnées) ont également montré l'efficacité du schéma de protection visuelle de SLEPX pour SHVC par rapport aux techniques cryptographiques précédemment employées.Translated Description (Spanish)
Este documento propone un esquema de cifrado ligero destinado a la extensión escalable del códec de codificación de vídeo de alta eficiencia (HEVC), denominado estándar HEVC escalable (SHVC). Este cifrado de flujo, Cifrado Simétrico para Cifrado Ligero basado en Permutación y OR Exclusivo (SLEPX), aplica Cifrado Selectivo (SE) sobre elementos de sintaxis de codificación adecuados en las capas SHVC. Esto se logra con una complejidad computacional y un retraso mínimos. El algoritmo también conserva la mayoría de las funcionalidades de SHVC, es decir, conserva la longitud de bits, el cumplimiento del formato del decodificador y la resistencia a errores. Para el análisis comparativo, se tomaron los resultados y se compararon con otros cifrados de última generación, es decir, Exclusive-OR (XOR) y Advanced Encryption Standard (AES). El rendimiento de SLEPX también se compara con las soluciones de video SE existentes para confirmar la eficiencia del esquema adoptado. Los resultados experimentales demuestran que SLEPX es tan seguro como AES en términos de protección visual, mientras que computacionalmente eficiente es comparable con un cifrado XOR básico. La evaluación de la calidad visual, el análisis de seguridad y el criptoanálisis extenso (basado en valores numéricos de cadenas binarias seleccionadas) también mostraron la efectividad del esquema de protección visual de SLEPX para SHVC en comparación con las técnicas criptográficas empleadas anteriormente.Files
09220928.pdf.pdf
Files
(245 Bytes)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:4682feb695aa1a28a7e9a8e014a213a2
|
245 Bytes | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- SLEPX: تشفير فعال خفيف الوزن للحماية البصرية لتمديد HEVC القابل للتطوير
- Translated title (French)
- SLEPX : un chiffrement léger efficace pour la protection visuelle de l'extension évolutive HEVC
- Translated title (Spanish)
- SLEPX: un cifrado ligero y eficiente para la protección visual de la extensión HEVC escalable
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3094173970
- DOI
- 10.1109/access.2020.3030608
References
- https://openalex.org/W1524144700
- https://openalex.org/W1557779588
- https://openalex.org/W1566127666
- https://openalex.org/W1601689423
- https://openalex.org/W1660562555
- https://openalex.org/W1965668310
- https://openalex.org/W1986570368
- https://openalex.org/W1990979552
- https://openalex.org/W1993562843
- https://openalex.org/W2002956962
- https://openalex.org/W2002994330
- https://openalex.org/W2009460929
- https://openalex.org/W2010109924
- https://openalex.org/W2031574987
- https://openalex.org/W2037985494
- https://openalex.org/W2041841839
- https://openalex.org/W2043292349
- https://openalex.org/W2044470449
- https://openalex.org/W2046549384
- https://openalex.org/W2052547248
- https://openalex.org/W2063780128
- https://openalex.org/W2071902337
- https://openalex.org/W2077612710
- https://openalex.org/W2088819291
- https://openalex.org/W2098768521
- https://openalex.org/W2099034239
- https://openalex.org/W2099643726
- https://openalex.org/W2105784059
- https://openalex.org/W2109024809
- https://openalex.org/W2109394932
- https://openalex.org/W2117834063
- https://openalex.org/W2121227545
- https://openalex.org/W2121840029
- https://openalex.org/W2123886553
- https://openalex.org/W2133665775
- https://openalex.org/W2135791560
- https://openalex.org/W2138907309
- https://openalex.org/W2140199336
- https://openalex.org/W2146395539
- https://openalex.org/W2167113943
- https://openalex.org/W2167359416
- https://openalex.org/W2172073677
- https://openalex.org/W2243883016
- https://openalex.org/W2248155580
- https://openalex.org/W2293003904
- https://openalex.org/W2294479119
- https://openalex.org/W2302114600
- https://openalex.org/W2344891549
- https://openalex.org/W2429647316
- https://openalex.org/W2437501441
- https://openalex.org/W2564279003
- https://openalex.org/W2587520838
- https://openalex.org/W2606729508
- https://openalex.org/W2725522151
- https://openalex.org/W2762501618
- https://openalex.org/W2768791825
- https://openalex.org/W2768908564
- https://openalex.org/W2885473570
- https://openalex.org/W2916264022
- https://openalex.org/W2967606168
- https://openalex.org/W2991095658
- https://openalex.org/W3049625451
- https://openalex.org/W4212783130
- https://openalex.org/W4231627457
- https://openalex.org/W4232645097
- https://openalex.org/W4294541288