S-box (original) (raw)
S-box je pojem z oboru kryptografie, kde označuje jeden ze základních prvků používaných pro výstavbu symetrických šifer. Název je zkratkou anglického substitution box (tedy doslova zhruba zaměňovací krabička). Z matematického hlediska se jedná o funkci , tedy z m-bitového prostoru do n-bitového prostoru. Obvykle je zadán a implementován jako vyhledávací tabulka. Některé šifry mají S-boxy pevně zadané (například DES), jiné je mají dynamicky generované na základě klíče (například Blowfish a Twofish).
| Property | Value |
|---|---|
| dbo:abstract | En criptografia, una Caixa S (caixa de Substitució) és un component bàsic dels algorismes de xifratge de clau simètrica que realitza una substitució. En xifratge per blocs, s'utilitzen típicament per enfosquir la relació entre la clau i el text xifrat —; propietat de Shannon de confusió. En molts casos, les Caixes-S s'escullen prudentment per resistir el criptoanàlisi. En general, una Caixa-S pren un nombre d'entrades bits m, i els transforma en algun nombre de bits de sortida, n: un a Caixa S m ×n es pot implementar com una lookup table amb 2m paraules de n bits cadascun. Les taules fixes es fan servirn normalment, com en el DES, però en alguns algorismes de xifatge les taules es generen dinàmicament de la clau; p. ex. en els algoritmes d'encriptació Blowfish i Twofish. Bruce Schneier descriu el Pas de multiplicació modular d' com una Caixa-S clau dependent. Un bon exemple és aquesta 6×4-bit Caixa-S de DES (S5): Donada una entrada de 6 bits, la sortida de 4 bits es troba seleccionant la fila que fent servir els dos bits externs (el primer i l'últim), i la columna fent servir els quatre bits interns. Per exemple, una entrada "011011" té bits exteriors "01" i bits interiors "1101"; la sortida corresponent seria "1001". Les 8 Caixes-S de DES varen ser tema d'estudi intens durant molts anys per la preocupació de Porta falsa —; un coneguda només pels seus dissenyadors — podria haver estat implantada en el xifratge. Els criteris de disseny de les Caixes-S es publicaven finalment després de la redescoberta pública del criptoanàlisi diferencial, mostrant que havien estat afinats prudentment per augmentar la resistència en contra d'aquest atac específic. Una altra investigació ja havia indicat que les modificacions fins i tot petites a una Caixa-S podrien afeblir significativament DES. Hi ha hagut molta investigació sobre el disseny de bones Caixes-S, i se'n sap molt més sobre el seu ús en sistemes de xifratge de bloc que quan sortia el DES. (ca) S-box je pojem z oboru kryptografie, kde označuje jeden ze základních prvků používaných pro výstavbu symetrických šifer. Název je zkratkou anglického substitution box (tedy doslova zhruba zaměňovací krabička). Z matematického hlediska se jedná o funkci , tedy z m-bitového prostoru do n-bitového prostoru. Obvykle je zadán a implementován jako vyhledávací tabulka. Některé šifry mají S-boxy pevně zadané (například DES), jiné je mají dynamicky generované na základě klíče (například Blowfish a Twofish). (cs) In der Kryptografie bezeichnet eine S-Box (englisch substitution box) eine Grundkomponente symmetrischer Kryptosysteme. (de) En criptografía, una S-Box (substitution box) es un componente básico de los algoritmos de cifrado de clave simétrica. En los cifradores por bloques son usadas a menudo para oscurecer la relación existente entre texto plano y texto cifrado (la propiedad confusión de Shannon). En muchos casos las S-Boxes son elegidas cuidadosamente para ser resistentes al criptoanálisis. En general, una S-Box toma un número m de bits de entrada y los transforma en n bits de salida. Esto es una S-Box m×n, implementada como una lookup table. Las Tablas prefijadas se usan en algunos algoritmos, como DES, mientras que otros cifradores usan S-Boxes dependientes de la clave, como en Blowfish y Twofish. Esta ilustración muestra una S-Box de 6×4 bits de DES(S5): Dada una entrada de 6 bits, la salida de 4 bits se encuentra seleccionando la fila de los dos bits externos y la columna de los 4 internos. Por ejemplo, una entrada "011011" tiene como bits externos (el bit de cada extremo) "01" y "1101" como bits internos. La correspondiente salida sería "1001". Las S-Boxes de DES fueron objeto de intensivo estudio durante años con la intención de localizar una puerta trasera –una vulnerabilidad conocida solo por sus desarrolladores– implantada en el cifrador. El criterio del diseño de la S-Box fue publicado después del redescubrimiento público del criptoanálisis diferencial, mostrando que habían sido diseñadas para mostrarse resistentes a este tipo de ataques. Otras investigaciones han demostrado que incluso una leve modificación de una S-Box podría haber debilitado significativamente DES. (es) S-Box (substitution box), terme anglais désignant une table de substitution utilisée dans un algorithme de chiffrement symétrique. Une S-Box contribue à la « confusion » (terme employé par Claude Shannon) en rendant l'information originale inintelligible. Les S-Boxes permettent de casser la linéarité de la structure de chiffrement et leur nombre varie selon les algorithmes. DES compte par exemple huit tables de 16x4 éléments. Une table de substitution prend en général une variable de m bits en entrée et produit une sortie de n bits, les entrées et les sorties n'ont pas forcément la même taille. Les tables sont souvent définies à l'avance mais il arrive parfois qu'elles soient générées par l'algorithme (par exemple dans Blowfish). Les valeurs présentes dans les S-Box doivent être choisies de manière à éviter les attaques, par divers moyens comme l'utilisation de fonctions courbes. Dans le cas de DES, il a été prouvé que les tables avaient été conçues de manière à résister à la cryptanalyse différentielle (technique qui ne sera publiée que bien des années plus tard). (fr) Dalam kriptografi, kotak-S (kotak substitusi) adalah komponen dasar yang melakukan pertukaran (substitusi) nilai dalam . Dalam penyandian blok, kotak ini biasa dipakai untuk menyembunyikan hubungan antara kunci dan teks tersandi (prinsip pengacakan Shannon). Secara umum, kotak-S menerima beberapa bit masukan, m, dan mengubahnya ke beberapa bit keluaran, n, dengan catatan bahwa n tidak harus sama dengan m. Kotak-S berukuran m × n dapat diimplementasikan sebagai tabel pencarian. Tabel tetapan (konstan) biasa dipakai, seperti Standar Enkripsi Data (DES), tetapi juga bisa dibuat secara dinamis sesuai kunci, seperti Blowfish dan Twofish. Salah satu contoh tabel tetapan adalah kotak-S DES (S5) yang memetakan masukan 6 bit ke keluaran 4 bit sebagai berikut. Bila diberikan masukan 6 bit, keluaran 4 bit ditemukan dengan memilih baris dari bit-bit terluar (bit pertama dan terakhir) dan memilih kolom dari empat bit tengah. Misalnya, 011011 memiliki bit-bit terluar 01 dan empat bit tengah 1101 sehingga keluarannya adalah 1001. Delapan kotak-S DES telah menjadi subjek penelitian selama bertahun-tahun karena kekhawatiran tentang keberadaan pintu belakang, yaitu celah yang hanya diketahui oleh pembuatnya. Kriteria desain kotak-S akhirnya dipublikasikan setelah penemuan yang menunjukkan bahwa kotak-S tersebut telah diatur untuk meningkatkan kekebalan khusus terhadap serangan ini. Biham dan Shamir menemukan bahwa perubahan kecil terhadap kotak-S dapat melemahkan DES secara signifikan. Kotak-S yang kombinasi linear bit keluarannya dihasilkan dari dari bit masukan disebut kotak-S sempurna. (in) In cryptography, an S-box (substitution-box) is a basic component of symmetric key algorithms which performs substitution. In block ciphers, they are typically used to obscure the relationship between the key and the ciphertext, thus ensuring Shannon's property of confusion. Mathematically, an S-box is a vectorial Boolean function. In general, an S-box takes some number of input bits, m, and transforms them into some number of output bits, n, where n is not necessarily equal to m. An m×n S-box can be implemented as a lookup table with 2m words of n bits each. Fixed tables are normally used, as in the Data Encryption Standard (DES), but in some ciphers the tables are generated dynamically from the key (e.g. the Blowfish and the Twofish encryption algorithms). (en) In crittografia, le S-Box (o Substitution-box, letteralmente "scatole di sostituzione") sono dei componenti base degli algoritmi a chiave simmetrica. Nella crittografia a blocchi le S-Box vengono utilizzate per oscurare relazioni tra il testo in chiaro e il testo cifrato seguendo il principio della confusione enunciato da Shannon. Spesso le S-Box vengono appositamente progettate per resistere alla crittanalisi, come nel caso del DES. (it) 暗号技術において、Sボックス (substitution box or S-box) とは、共通鍵暗号の基本部品の一つである関数のことである。典型的にはブロック暗号で、平文と暗号文の相関（線形性）を壊すための仕組みとして使用され、暗号解読に耐性を有するように注意深く選択する必要がある部品である。 (ja) S-Box (Substitution box) – podstawowa część algorytmu wielu współczesnych szyfrów, rodzaj „czarnej skrzynki” z wejściem, wyjściem i niewiadomą zawartością. Istota jego działania polega na podstawieniu określonego bitu (lub ciągu bitów) innym, w zależności od bitów: poprzedzającego i następującego. Wartości umieszczone w S-boksie mają krytyczny wpływ na bezpieczeństwo szyfru. Z tego powodu udział NSA w tworzeniu algorytmu DES, wywołał niepokój. Obawiano się, że w algorytmie został umieszczony backdoor, którego celem było istotne obniżenie bezpieczeństwa szyfru, w przypadku ataków prowadzonych przez NSA. Jak się później okazało, DES był jednym z niewielu szyfrów opartych na koncepcji S-boksów (dzięki odpowiedniemu ich zaprojektowaniu), który oparł się atakom z użyciem kryptoanalizy różnicowej. Najbardziej znane szyfry wykorzystujące S-boksy to: * DES * 3DES * AES * FEAL * Blowfish (pl) S-блок (или блок подстановок, англ. s-box от substitution-box) — функция в коде программы или аппаратная система, принимающая на входе n бит, преобразующая их по определённому алгоритму и возвращающая на выходе m бит. n и m не обязательно равны. S-блоки используются в блочных шифрах. В электронике можно непосредственно применять схему, приведённую на . В программировании же создают таблицы замен (подстановочные таблицы, таблицы подстановок). Оба этих подхода являются эквивалентными, то есть данные, зашифрованные на компьютере, можно расшифровать на электронном устройстве и наоборот. S-блок называется идеальным (англ. perfect s‑box), если значения выходных бит вычисляются бент-функцией на основе значений входных бит и любая линейная комбинация выходных бит является бент-функцией от входных бит. (ru) У криптографії, S-скриня, S-блок (англ. Substitution-box, S-box) — це засаднича складова шифрування з симетричними ключами, яка виконує підстановки. По суті це звичайна таблиця підстановки. У блочних шифрах їх здебільшого використовують для приховування зв'язків між ключем і шифротекстом — властивість плутанини введена Шенноном. Загалом, S-скриня приймає m біт на вхід і перетворює їх в n біт на виході, де n не завжди дорівнює m. m×n S-скриню можна втілити як таблицю пошуку з 2m слів n бітів кожне. Сталі таблиці звичайно використовуються в DES, але в деяких шифрах таблиці створюються динамічно як похідні від ключа (наприклад, алгоритми шифрування Blowfish і Twofish).[джерело?] (uk) 在密码学中，一个S盒（Substitution-box，替换盒）是對稱密鑰加密算法执行替换计算的基本结构。在块密码中，它们通常用于模糊密钥与密文之间的关系——香农的混淆理论。 通常，S-Box接受特定数量的输入比特m，并将其转换为特定数量的输出比特n，其中n 不一定等于m。一个m×n的S盒可以通过包含2m条目，每条目n比特的查找表实现。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盒是基于密钥动态生成的（例如Blowfish和双鱼算法加密算法）。 DES的6×4位S盒（S5）是一个很好的例子： 给定6比特输入，将首尾两个比特作为行条件、中间四个比特（inner four bits）作为列条件进行查表，最终获得4比特输出。例如，输入“011011”，通过首尾两个比特“01”和中间的比特“1101”进行查表，最终的输出应该是“1001”。 (zh) |
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Spesso le S-Box vengono appositamente progettate per resistere alla crittanalisi, come nel caso del DES. (it) 暗号技術において、Sボックス (substitution box or S-box) とは、共通鍵暗号の基本部品の一つである関数のことである。典型的にはブロック暗号で、平文と暗号文の相関（線形性）を壊すための仕組みとして使用され、暗号解読に耐性を有するように注意深く選択する必要がある部品である。 (ja) 在密码学中，一个S盒（Substitution-box，替换盒）是對稱密鑰加密算法执行替换计算的基本结构。在块密码中，它们通常用于模糊密钥与密文之间的关系——香农的混淆理论。 通常，S-Box接受特定数量的输入比特m，并将其转换为特定数量的输出比特n，其中n 不一定等于m。一个m×n的S盒可以通过包含2m条目，每条目n比特的查找表实现。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盒是基于密钥动态生成的（例如Blowfish和双鱼算法加密算法）。 DES的6×4位S盒（S5）是一个很好的例子： 给定6比特输入，将首尾两个比特作为行条件、中间四个比特（inner four bits）作为列条件进行查表，最终获得4比特输出。例如，输入“011011”，通过首尾两个比特“01”和中间的比特“1101”进行查表，最终的输出应该是“1001”。 (zh) En criptografia, una Caixa S (caixa de Substitució) és un component bàsic dels algorismes de xifratge de clau simètrica que realitza una substitució. En xifratge per blocs, s'utilitzen típicament per enfosquir la relació entre la clau i el text xifrat —; propietat de Shannon de confusió. En molts casos, les Caixes-S s'escullen prudentment per resistir el criptoanàlisi. Un bon exemple és aquesta 6×4-bit Caixa-S de DES (S5): Hi ha hagut molta investigació sobre el disseny de bones Caixes-S, i se'n sap molt més sobre el seu ús en sistemes de xifratge de bloc que quan sortia el DES. (ca) En criptografía, una S-Box (substitution box) es un componente básico de los algoritmos de cifrado de clave simétrica. En los cifradores por bloques son usadas a menudo para oscurecer la relación existente entre texto plano y texto cifrado (la propiedad confusión de Shannon). En muchos casos las S-Boxes son elegidas cuidadosamente para ser resistentes al criptoanálisis. Esta ilustración muestra una S-Box de 6×4 bits de DES(S5): (es) S-Box (substitution box), terme anglais désignant une table de substitution utilisée dans un algorithme de chiffrement symétrique. Une S-Box contribue à la « confusion » (terme employé par Claude Shannon) en rendant l'information originale inintelligible. Les S-Boxes permettent de casser la linéarité de la structure de chiffrement et leur nombre varie selon les algorithmes. DES compte par exemple huit tables de 16x4 éléments. (fr) Dalam kriptografi, kotak-S (kotak substitusi) adalah komponen dasar yang melakukan pertukaran (substitusi) nilai dalam . Dalam penyandian blok, kotak ini biasa dipakai untuk menyembunyikan hubungan antara kunci dan teks tersandi (prinsip pengacakan Shannon). Salah satu contoh tabel tetapan adalah kotak-S DES (S5) yang memetakan masukan 6 bit ke keluaran 4 bit sebagai berikut. Kotak-S yang kombinasi linear bit keluarannya dihasilkan dari dari bit masukan disebut kotak-S sempurna. (in) In cryptography, an S-box (substitution-box) is a basic component of symmetric key algorithms which performs substitution. In block ciphers, they are typically used to obscure the relationship between the key and the ciphertext, thus ensuring Shannon's property of confusion. Mathematically, an S-box is a vectorial Boolean function. (en) S-Box (Substitution box) – podstawowa część algorytmu wielu współczesnych szyfrów, rodzaj „czarnej skrzynki” z wejściem, wyjściem i niewiadomą zawartością. Istota jego działania polega na podstawieniu określonego bitu (lub ciągu bitów) innym, w zależności od bitów: poprzedzającego i następującego. Wartości umieszczone w S-boksie mają krytyczny wpływ na bezpieczeństwo szyfru. Z tego powodu udział NSA w tworzeniu algorytmu DES, wywołał niepokój. Obawiano się, że w algorytmie został umieszczony backdoor, którego celem było istotne obniżenie bezpieczeństwa szyfru, w przypadku ataków prowadzonych przez NSA. Jak się później okazało, DES był jednym z niewielu szyfrów opartych na koncepcji S-boksów (dzięki odpowiedniemu ich zaprojektowaniu), który oparł się atakom z użyciem kryptoanalizy różnicowe (pl) S-блок (или блок подстановок, англ. s-box от substitution-box) — функция в коде программы или аппаратная система, принимающая на входе n бит, преобразующая их по определённому алгоритму и возвращающая на выходе m бит. n и m не обязательно равны. S-блоки используются в блочных шифрах. В электронике можно непосредственно применять схему, приведённую на . В программировании же создают таблицы замен (подстановочные таблицы, таблицы подстановок). Оба этих подхода являются эквивалентными, то есть данные, зашифрованные на компьютере, можно расшифровать на электронном устройстве и наоборот. (ru) У криптографії, S-скриня, S-блок (англ. Substitution-box, S-box) — це засаднича складова шифрування з симетричними ключами, яка виконує підстановки. По суті це звичайна таблиця підстановки. 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