S-box - S-box

v kryptografie, an S-box (substituční box) je základní součástí algoritmy symetrického klíče který provádí substituci. v blokové šifry, obvykle se používají k zakrytí vztahu mezi klíčem a šifrový text — Shannon majetek zmatek.

Obecně platí, že S-box vyžaduje určitý počet vstupů bity, m, a transformuje je na určitý počet výstupních bitů, n, kde n se nemusí nutně rovnat m.^[1] An m×n S-box lze implementovat jako a vyhledávací tabulka s 2^m slova z n bity každý. Obvykle se používají pevné tabulky, jako v Standard šifrování dat (DES), ale v některých šifry tabulky jsou generovány dynamicky z klíč (např Blowfish a Twofish šifrovací algoritmy).

Dobrým příkladem pevného stolu je S-box od DES (S₅), mapující 6bitový vstup na 4bitový výstup:

S₅		Prostřední 4 bity vstupu
S₅		0000	0001	0010	0011	0100	0101	0110	0111	1000	1001	1010	1011	1100	1101	1110	1111
Vnější bity	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

Vzhledem k 6bitovému vstupu je 4bitový výstup nalezen výběrem řádku pomocí vnějších dvou bitů (první a poslední bit) a sloupce pomocí vnitřních čtyř bitů. Například vstup „011011"má vnější bity"01"a vnitřní bity" 1101 "; odpovídající výstup by byl" 1001 ".^[2]

8 S-boxů DES bylo po mnoho let předmětem intenzivního studia z obavy, že a zadní dveře - a zranitelnost známé pouze jejím návrhářům - mohlo být zasazeno do šifry. Kritéria návrhu S-boxu byla nakonec zveřejněna (v Coppersmith 1994 ) po veřejném znovuobjevení diferenciální dešifrování, což ukazuje, že byly pečlivě vyladěny, aby zvýšily odolnost proti tomuto konkrétnímu útoku. Biham a Shamir zjistili, že i malé úpravy S-boxu mohou DES výrazně oslabit.^[3]

Došlo k velkému výzkumu v oblasti designu dobrých S-boxů a o jejich použití v blokových šiferách se ví mnohem víc, než když byl vydán DES.^{[Citace je zapotřebí ]}

Libovolný S-box, kde jakoukoli lineární kombinaci výstupních bitů produkuje a ohnutá funkce ze vstupních bitů se nazývá a perfektní S-box.^[4]

Viz také

Reference

^ Chandrasekaran, J .; et al. (2011). „Přístup založený na chaosu pro zlepšení nelinearity v designu S-boxu symetrických klíčových kryptosystémů“. In Meghanathan, N .; et al. (eds.). Pokroky v sítích a komunikaci: První mezinárodní konference o informatice a informačních technologiích, CCSIT 2011, Bangalore, Indie, 2. – 4. Ledna 2011. Sborník, část 2. Springer. str. 516. ISBN 978-3-642-17877-1.
^ Buchmann, Johannes A. (2001). „5. DES“. Úvod do kryptografie (Corr. 2. print. Ed.). New York, NY [USA]: Springer. str.119 –120. ISBN 978-0-387-95034-1.
^ Gargiulo „Úpravy S-boxu a jejich účinek v šifrovacích systémech podobných DES“ Archivováno 2012-05-20 na Wayback Machine str. 9.
^ RFC 4086.Sekce 5.3 „Použití S-boxů pro míchání“

Další čtení

Kaisa Nyberg (1991). Perfektní nelineární S-boxy (PDF). Pokroky v kryptologii - EUROCRYPT '91. Brighton. 378–386. Citováno 2007-02-20.^{[trvalý mrtvý odkaz ]}
Coppersmith, Don (1994). "Standard šifrování dat (DES) a jeho síla proti útokům". IBM Journal of Research and Development. 38 (3): 243–250. doi:10.1147 / rd.383.0243.
S. Mister a C. Adams (1996). Praktický design S-boxu. Workshop na Vybrané oblasti v kryptografii (SAC '96) Záznam dílny. Queen's University. 61–76. CiteSeerX 10.1.1.40.7715.
Schneier, Bruce (1996). Aplikovaná kryptografie, druhé vydání. John Wiley & Sons. str.296 –298, 349. ISBN 978-0-471-11709-4.

Chuck Easttom (2018). "Zobecněná metodika pro návrh nelineárních prvků v symetrických kryptografických primitivech". 8. výroční seminář a konference IEEE o 8. ročníku výpočetní a komunikační techniky (CCWC). Workshop a konference IEEE Computing and Communication (CCWC), 8. ročník IEEE 2018. IEEE. 444–449. doi:10.1109 / CCWC.2018.8301643. ISBN 978-1-5386-4649-6. S2CID 3659645.

externí odkazy

[chandra-516-1] Chandrasekaran, J .; et al. (2011). „Přístup založený na chaosu pro zlepšení nelinearity v designu S-boxu symetrických klíčových kryptosystémů“. In Meghanathan, N .; et al. (eds.). Pokroky v sítích a komunikaci: První mezinárodní konference o informatice a informačních technologiích, CCSIT 2011, Bangalore, Indie, 2. – 4. Ledna 2011. Sborník, část 2. Springer. str. 516. ISBN 978-3-642-17877-1.

[2] Buchmann, Johannes A. (2001). „5. DES“. Úvod do kryptografie (Corr. 2. print. Ed.). New York, NY [USA]: Springer. str.119 –120. ISBN 978-0-387-95034-1.

[3] Gargiulo „Úpravy S-boxu a jejich účinek v šifrovacích systémech podobných DES“ Archivováno 2012-05-20 na Wayback Machine str. 9.

[4] RFC 4086.Sekce 5.3 „Použití S-boxů pro míchání“

[1]

[2]

[3]

[4]