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概要

 SPN構造は、換字処理(substitution)転置処理(permutation) を繰り返し適用します。 1ラウンドが、(換字、転置)で構成されるものを通常は SPN構造と呼びます。また、1ラウンドの処理が、(換字、転置、換字)で構成されるものを 2ラウンド SPN 構造と呼びます。

 この構造の特徴は、暗号化と復号化を別処理で行わなくてはならない。これは復号化の考えが、 Feistel構造程には簡単でないことを示しています。しかしながら、Feistel構造よりも 1ラウンドあたりの攪拌処理は速く進む利点を持っています。(参照→Feistel構造)

 次世代暗号化標準で競い合い、上位 2 種に入った、Rijndael と Serpent がこの構造を採用していたことで話題にもなりました。Feistel構造である、DES も F関数内部は SPN構造です。

 データブロックを、4個ないしは8個の複数サブブロックに分割した後、それぞれ換字処理を行います。 換字処理終了後に、全体をまとめて転置処理を行います。

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特徴

 SPN 構造の特徴は、以下の通りです。


 (1) 暗号化と復号化が同一処理ではない。
  (2) 使用関数は全単射で、逆関数が用意できるものに限られる。
 (3) ラウンド処理数に比べて攪拌が速い。

 Feistel構造の F関数と異なり、関数の選択は慎重に行う必要があります。

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SPN構造 (substitution permutation network)

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