対称暗号におけるPボックス（置換ボックス）

設計と動作

PボックスはしばしばSボックスと組み合わせて使用される。Sボックスがビットパターンを非線形に変換するのに対し、Pボックスはその位置を変更する。両者を組み合わせることで、平文と暗号文の関係を追跡しにくくする。これはクロード・シャノンの拡散原理を実装するものであり、各入力ビットの影響を多数の出力ビットへ広げ、統計的攻撃への耐性を高める（拡散）。

Pボックスの設計で考慮される代表的な特性には、可逆性、バランス性（特定の出力ビットが少数の入力ビットに過度に依存しないこと）、および暗号方式のワード構造とラウンド構造との互換性がある。Pボックスは固定式、鍵付き、または置換スケジュールによって生成される方式をとり得る。

• 種類: 単純に位置を入れ替えるストレートPボックス、ビットを複製して幅を増やす拡張Pボックス、幅を減らす圧縮Pボックス。
• 粒度: ビット単位の置換と、バイトまたはワード単位の置換。

多くのブロック暗号では、設計者は置換層と置換層を交互に配置して、全体として置換・転置ネットワーク（SPN）を構成するか、Feistelラウンド内でPボックスを使用する。歴史的には、DESのような古典的暗号が拡散性の向上のためにPボックスを用いた。

Pボックス自体は線形であり、非線形性を導入しない。このため、線形解読法および差分解読法に耐えるには、Sボックスその他の非線形演算と組み合わせる必要がある。技術的な説明や例については、以下の入門資料および暗号仕様を参照されたい。

関連項目と参考資料：暗号学の概念、ビット演算（ビット）、置換ボックス（Sボックス）、拡散の理論、ブロック暗号の設計、平文と暗号文の関係。