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代换-置换网络

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简略表示的SPN算法变种,其中包括三轮加密,使用多个S盒和P盒,加密16位的明文到等长密文。S盒由Si表示,P盒由 P表示,轮密钥为Ki

密码学中,代换-置换网络(或译作置换排列网络英语:Substitution-Permutation Network縮寫SP-networkSPN)是乘积密码分组加密的一种,它的出现是因为1949年克劳德·香农设想找到一种利用简单的代换-置换方式的安全加密方式。

简介[编辑]

代换-置换网络是一系列被应用于分组密码中相关的数学运算,高級加密標準英语:AES)3-WayKuznyechikPRESENTSAFERSHARKSquare都有涉用。这种加密网络使用明文密钥作为输入,并通过交错的若干“轮”(或“层”)代换操作和置换操作產生密文。代换(Substitution)和置换(Permutation)分别被称作S盒(替換盒,英语:S-boxes)和P盒(排列盒,英语:P-boxes)。由于其实施于硬件的高效性,SPN的应用十分广泛。[1]

定义[编辑]

一个SPN包括两个长度分别为l, m的映射变换,变换结果为lm分组长度的明文到相同分组长度的密文空间。为对分组进行加密,需要一个同样长度为lm密钥。而该密钥每一轮加密中均不相同,由初始密钥K按照一定原则产生。加密主要包括三个部分:代换,置换和轮密钥混合(通常为异或(英语:XOR)操作)。[2] 密钥的生成规则称为密钥编排算法

定义:

为S盒和P盒。加密共N轮。则对

的密钥编排方案,使用如下算法顺序加密明文x

直至生成密文。

变种[编辑]

被选作高级加密标准Rijndael使用的就是8比特映射到8比特的S盒,密钥长度最小为128比特,最小轮数为10,分组长度同样为128比特。该大小的S盒和密钥长度保证了安全性。常用的变种包括使用不止一个S盒,或者在每一轮中增加或替换一个可逆的线性变换,这可在高级加密标准中看到。

參見[编辑]

参考文献[编辑]

  1. ^ 《密码学原理和实践》[加]道格拉斯·R·史丁森 3.2节 置换-代换网络。
  2. ^ "Principles and Performance of Cryptographic Algorithms" by Bart Preneel, Vincent Rijmen, and Antoon Bosselaers.

延伸閲讀[编辑]

  • Katz, Jonathan; Lindell, Yehuda. Introduction to Modern Cryptography. CRC Press. 2007. ISBN 9781584885511. 
  • Stinson, Douglas R. Cryptography. Theory and Practice Third. Chapman & Hall/CRC. 2006. ISBN 1584885084.