DESでのSボックスの役割は何ですか？

DESでは、これは米国国立標準技術研究所（NIST）によって導入された対称鍵ブロック暗号です。 DESは、1977年1月に連邦官報でFIPS46として導入されました。

NISTは、分類されていないソフトウェアで使用するための標準としてDESを表すことができます。 DESは、公開されて以来、最も広く使用されている対称鍵ブロック暗号です。 NISTは後に、将来のソフトウェアでトリプルDES（DES暗号を3回繰り返す）の使用を確認する新しい標準（FIPS 46-3）を発行しました。

DESのブロックサイズは64ビットであり、実装時に56ビットキーが必要です（完全な64ビットキーから8パリティビットが奪われます）。 DESは対称暗号システムであり、特に16ラウンドのFeistel暗号です。

ブロックが暗号化されると、初期順列IPが実行され、したがって複雑なキー依存の計算が実行され、最後に初期順列IP ^-1 の逆の順列が実行されます。 。

順列は、関数によって実装される操作であり、場所jの要素を場所kに変更します。キーに依存する計算は、関数で簡単に表すことができます。fは暗号関数と呼ばれ、関数KSはキースケジュールと呼ばれます。

関数FでのSボックスの役割は、置換に8つのSボックスのグループが含まれることです。それぞれが入力として6ビットを取り、次のように4ビットを作成します-ボックスSiへの入力の最初と最後のビットは2ビットの2進数を形成し、Siの表の4行で表される4つの置換の1つを選択します。

真ん中の4ビットは、16列のうちの1つを選択します。次に、行と列によって選択されたセルの10進値が、その4ビット記述に変換されて出力されます。たとえば、S1では、入力011001の場合、行は01、列は1100です。行1、列12の値は9であるため、出力は1001です。

Sボックスの原理は次のとおりです-

• 各Sボックスには、6ビットの入力と4ビットの出力が必要です。

• Sボックスの出力ビットはありません。入力ビットの線形関数に近すぎる必要があります。 （SボックスはDESの唯一の非線形要素であり、その非線形性がアルゴリズムの強みです。）

• Sボックスの各「行」には、可能なすべての出力が含まれている必要があります。 （これにより、出力がランダム化されます。）

• Sボックスへの2つの入力が実際に1ビット異なる場合、それらの出力は少なくとも2ビット異なる必要があります。

• Sボックスへの2つの入力が中央の2ビットで特に異なり、それらの出力が最小2ビット異なる必要がある場合。

• Sボックスへの2つの入力が最初の2ビットで異なり、最後の2つが一致する場合、2つの出力は異なるはずです。