S盒

在密碼學中，一個S盒（Substitution-box，替換盒）是對稱金鑰加密演算法執行替換計算的基本結構。在塊密碼中，它們通常用於模糊金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位元m，並將其轉換為特定數量的輸出位元n，其中n 不一定等於m^[1]。一個m×n的S盒可以通過包含2^m條目，每條目n位元的尋找表實現。S盒通常是固定的（例如DES和AES加密演算法）, 也有一些加密演算法的S盒是基於金鑰動態生成的（例如Blowfish和雙魚演算法加密演算法）。

DES的6×4位元S盒（S₅）是一個很好的例子：

S5		中間四個位元
		0000	0001	0010	0011	0100	0101	0110	0111	1000	1001	1010	1011	1100	1101	1110	1111
首尾位元	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位元輸入，將首尾兩個位元作為行條件、中間四個位元（inner four bits）作為列條件進行查表，最終獲得4位元輸出。例如，輸入「011011」，通過首尾兩個位元「01」和中間的位元「1101」進行查表，最終的輸出應該是「1001」^[2]。

參見

• 單射、滿射與雙射
• 布林函數
• Nothing up my sleeve number
• P盒（P-box）
• 置換式密碼
• Rijndael S盒
• 替換式密碼

參考文獻

1. Chandrasekaran, J. et al. A Chaos Based Approach for Improving Non Linearity in the S-Box Design of Symmetric Key Cryptosystems. Meghanathan, N. et al. (編). Advances in Networks and Communications: First International Conference on Computer Science and Information Technology, CCSIT 2011, Bangalore, India, January 2-4, 2011. Proceedings, Part 2. Springer. 2011: 516 [2013-03-23]. ISBN 978-3-642-17877-1. （原始內容存檔於2016-05-11）. 引文格式1維護：顯式使用等標籤 (link)
2. Buchmann, Johannes A. 5. DES. Introduction to cryptography Corr. 2. print. New York, NY [u.a.]: Springer. 2001: 119–120. ISBN 0-387-95034-6.