S-বক্স সাবস্টিটিউশন (S-Box Substitution)
S-বক্স সাবস্টিটিউশন হলো একটি প্রক্রিয়া যা XOR অপারেশন থেকে ৪৮-বিট ইনপুট (কম্প্রেসড কী + এক্সপ্যান্ডেড RPT) গ্রহণ করে সাবস্টিটিউশন টেকনিক ব্যবহার করে ৩২-বিট আউটপুট তৈরি করে।
কীভাবে কাজ করে?
- সাবস্টিটিউশন ৮টি সাবস্টিটিউশন বক্স (S-boxes) দ্বারা সম্পন্ন হয়।
- প্রতিটি S-বক্স: ৬-বিট ইনপুট → ৪-বিট আউটপুট।
- ৪৮-বিট ইনপুট ব্লক ৮টি সাব-ব্লকে ভাগ (প্রতিটি ৬ বিট) → প্রতিটি সাব-ব্লকে একটি S-বক্সে দেয়া হয়।
S-বক্সের ইন্টারনাল রুল (Lookup Table)
- প্রতিটি বক্সের সাবস্টিটিউশন রুল একটি ৪-রো × ১৬-কলাম টেবিল অনুসরণ করে।
- ইনপুটের বিট ১ ও ৬ (দুই বাইটের বাইরের বিটগুলো) → রো নম্বর (০-৩) নির্ধারণ করে।
- ইনপুটের বিট ২, ৩, ৪, ৫ (মাঝের চার বিট) → কলাম নম্বর (০-১৫) নির্ধারণ করে।
- টেবিলের সেল ভ্যালু (০-১৫) হলো আউটপুট (৪ বিট)।
- প্রতিটি S-বক্সের আলাদা টেবিল থাকে → মোট ৮টি টেবিল (S-বক্স ১ থেকে ৮) দরকার।
- টেবিল ভ্যালু ডেসিমেলে দেওয়া থাকে স্পেস বাঁচাতে; বাইনারি কনভার্ট করে ব্যবহার করা হয়।
৮টি S-বক্স টেবিল (দশমিক মান)
S-Box 1
| 14 | 4 | 13 | 1 | 2 | 15 | 11 | 8 | 3 | 10 | 6 | 12 | 5 | 9 | 0 | 7 |
| 0 | 15 | 7 | 4 | 14 | 2 | 13 | 1 | 10 | 6 | 12 | 11 | 9 | 5 | 3 | 8 |
| 4 | 1 | 14 | 8 | 13 | 6 | 2 | 11 | 15 | 12 | 9 | 7 | 3 | 10 | 5 | 0 |
| 15 | 12 | 8 | 2 | 4 | 9 | 1 | 7 | 5 | 11 | 3 | 14 | 10 | 0 | 6 | 13 |
S-Box 2
| 15 | 1 | 8 | 14 | 6 | 11 | 3 | 4 | 9 | 7 | 2 | 13 | 12 | 0 | 5 | 10 |
| 3 | 13 | 4 | 7 | 15 | 2 | 8 | 14 | 12 | 0 | 1 | 10 | 6 | 9 | 11 | 5 |
| 0 | 14 | 7 | 11 | 10 | 4 | 13 | 1 | 5 | 8 | 12 | 6 | 9 | 3 | 2 | 15 |
| 13 | 8 | 10 | 1 | 3 | 15 | 4 | 2 | 11 | 6 | 7 | 12 | 0 | 5 | 14 | 9 |
S-Box 3
| 10 | 0 | 9 | 14 | 6 | 3 | 15 | 5 | 1 | 13 | 12 | 7 | 11 | 4 | 2 | 8 |
| 13 | 7 | 0 | 9 | 3 | 4 | 6 | 10 | 2 | 8 | 5 | 14 | 12 | 11 | 15 | 1 |
| 13 | 6 | 4 | 9 | 8 | 15 | 3 | 0 | 11 | 1 | 2 | 12 | 5 | 10 | 14 | 7 |
| 1 | 10 | 13 | 0 | 6 | 9 | 8 | 7 | 4 | 15 | 14 | 3 | 11 | 5 | 2 | 12 |
S-Box 4
| 7 | 13 | 14 | 3 | 0 | 6 | 9 | 10 | 1 | 2 | 8 | 5 | 11 | 12 | 4 | 15 |
| 13 | 8 | 11 | 5 | 6 | 15 | 0 | 3 | 4 | 7 | 2 | 12 | 1 | 10 | 14 | 9 |
| 10 | 6 | 9 | 0 | 12 | 11 | 7 | 13 | 15 | 1 | 3 | 14 | 5 | 2 | 8 | 4 |
| 3 | 15 | 0 | 6 | 10 | 1 | 13 | 8 | 9 | 4 | 5 | 11 | 12 | 7 | 2 | 14 |
S-Box 5
| 2 | 12 | 4 | 1 | 7 | 10 | 11 | 6 | 8 | 5 | 3 | 15 | 13 | 0 | 14 | 9 |
| 14 | 11 | 2 | 12 | 4 | 7 | 13 | 1 | 5 | 0 | 15 | 10 | 3 | 9 | 8 | 6 |
| 4 | 2 | 1 | 11 | 10 | 13 | 7 | 8 | 15 | 9 | 12 | 5 | 6 | 3 | 0 | 14 |
| 11 | 8 | 12 | 7 | 1 | 14 | 2 | 13 | 6 | 15 | 0 | 9 | 10 | 4 | 5 | 3 |
S-Box 6
| 12 | 1 | 10 | 15 | 9 | 2 | 6 | 8 | 0 | 13 | 3 | 4 | 14 | 7 | 5 | 11 |
| 10 | 15 | 4 | 2 | 7 | 12 | 9 | 5 | 6 | 1 | 13 | 14 | 0 | 11 | 3 | 8 |
| 9 | 14 | 15 | 5 | 2 | 8 | 12 | 3 | 7 | 0 | 4 | 10 | 1 | 13 | 11 | 6 |
| 4 | 3 | 2 | 12 | 9 | 5 | 15 | 10 | 11 | 14 | 1 | 7 | 6 | 0 | 8 | 13 |
S-Box 7
| 4 | 11 | 2 | 14 | 15 | 0 | 8 | 13 | 3 | 12 | 9 | 7 | 5 | 10 | 6 | 1 |
| 13 | 0 | 11 | 7 | 4 | 9 | 1 | 10 | 14 | 3 | 5 | 12 | 2 | 15 | 8 | 6 |
| 1 | 4 | 11 | 13 | 12 | 3 | 7 | 14 | 10 | 15 | 6 | 8 | 0 | 10 | 9 | 2 |
| 6 | 11 | 13 | 8 | 1 | 4 | 10 | 7 | 9 | 5 | 0 | 15 | 14 | 0 | 3 | 12 |
S-Box 8
| 13 | 2 | 8 | 4 | 6 | 15 | 11 | 1 | 10 | 9 | 3 | 14 | 5 | 0 | 12 | 7 |
| 1 | 15 | 13 | 8 | 10 | 3 | 7 | 4 | 12 | 5 | 6 | 11 | 0 | 14 | 9 | 2 |
| 7 | 11 | 4 | 1 | 9 | 12 | 14 | 2 | 0 | 6 | 10 | 13 | 15 | 3 | 5 | 8 |
| 2 | 1 | 14 | 7 | 4 | 10 | 8 | 13 | 15 | 12 | 9 | 0 | 3 | 5 | 6 | 11 |
গুরুত্ব
S-বক্স DES-এর একমাত্র নন-লিনিয়ার কম্পোনেন্ট। এই নন-লিনিয়ারিটি DES-এর নিরাপত্তার মূল ভিত্তি। লিনিয়ার অ্যালগরিদম সহজে ভাঙা যায়, S-বক্স এটাকে রোধ করে। S-বক্স ডিজাইন খুব সতর্কতায় করা হয়েছে যাতে কোনো দুর্বলতা বা ট্র্যাপডোর (trapdoor) না থাকে।
