代换-置换网络(SP网络)

0x01 概述

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,高级加密标准(英语:AES)、3-Way、Kuznyechik、PRESENT、SAFER、SHARK、Square都有涉用。这种加密网络使用明文块和密钥块作为输入,并通过交错的若干“轮”(或“层”)代换操作和置换操作产生密文块。代换(Substitution)和置换(Permutation)分别被称作S盒(替换盒,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,代换-置换网络的应用十分广泛。

0x02 定义

一个代换-置换网络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的密钥。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)。密钥的生成规则称为密钥编排算法。
设要加密的明文为X,则:
在这里插入图片描述
第一个为代换,第二个为置换,第三个为轮密钥混合

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