在密碼學中,一個S盒(Substitution-box,替換盒)是對稱密鑰加密算法執行替換計算的基本結構。在塊密碼中,它們通常用於模糊密鑰與密文之間的關係——香農的混淆理論[1]。
通常,S-Box接受特定數量的輸入比特m,並將其轉換為特定數量的輸出比特n,其中n 不一定等於m[1]。一個m×n的S盒可以通過包含2m條目,每條目n比特的查找表實現。S盒通常是固定的(例如DES和AES加密算法), 也有一些加密算法的S盒是基於密鑰動態生成的(例如Blowfish和雙魚算法加密算法)。
DES的6×4位S盒(S5)是一個很好的例子:
S5 | 中間四個比特 | ||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
0000 | 0001 | 0010 | 0011 | 0100 | 0101 | 0110 | 0111 | 1000 | 1001 | 1010 | 1011 | 1100 | 1101 | 1110 | 1111 | ||
首尾比特 | 00 | 0010 | 1100 | 0100 | 0001 | 0111 | 1010 | 1011 | 0110 | 1000 | 0101 | 0011 | 1111 | 1101 | 0000 | 1110 | 1001 |
01 | 1110 | 1011 | 0010 | 1100 | 0100 | 0111 | 1101 | 0001 | 0101 | 0000 | 1111 | 1010 | 0011 | 1001 | 1000 | 0110 | |
10 | 0100 | 0010 | 0001 | 1011 | 1010 | 1101 | 0111 | 1000 | 1111 | 1001 | 1100 | 0101 | 0110 | 0011 | 0000 | 1110 | |
11 | 1011 | 1000 | 1100 | 0111 | 0001 | 1110 | 0010 | 1101 | 0110 | 1111 | 0000 | 1001 | 1010 | 0100 | 0101 | 0011 |
給定6比特輸入,將首尾兩個比特作為行條件、中間四個比特(inner four bits)作為列條件進行查表,最終獲得4比特輸出。例如,輸入「011011」,通過首尾兩個比特「01」和中間的比特「1101」進行查表,最終的輸出應該是「1001」[2]。
參見
參考文獻
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