SP网络
在密码学中，SP网络，或称替换-换位网络（SPN），是AES（Rijndael）、3-Way、Kalyna、Kuznyechik、PRESENT、SAFER、SHARK和Square等块密码算法中使用的一系列链接数学运算。
这种网络将明文块和密钥作为输入，并应用几个交替的"轮"或"层"的替换盒(S-盒)和换位盒(P-盒)来产生密文块。S-boxes和P-boxes将输入位的（子）块转化为输出位。这些变换通常是在硬件中高效执行的操作，如独占或(XOR)和位向旋转。在每一轮中引入密钥，通常是以"圆密钥"的形式衍生出来的。(在一些设计中，S盒本身依赖于密钥)。
解密只需将过程反过来（使用S盒和P盒的反转，并按相反的顺序应用圆键）即可。
S-box将一小块比特（S-box的输入）替换成另一块比特（S-box的输出）。这种替换应该是一对一的，以确保可逆性（从而确保解密）。特别是输出的长度应该和输入的长度一样（右图中的S-box有4个输入位和4个输出位），这和一般的S-box也可以改变长度不同，比如DES（数据加密标准）。一个S-box通常不是简单的位的排列组合。相反，一个好的S-box会有这样的特性：改变一个输入位会改变大约一半的输出位（或雪崩效应）。它还将具有这样的特性：每个输出位将取决于每个输入位。
一个P-box是所有比特的排列组合：它把某一轮所有S-box的输出，排列组合，并把它们送入下一轮的S-box。一个好的P-box具有这样的特性：任何S-box的输出位都会被分配给尽可能多的S-box输入。
在每一轮，圆键（通过一些简单的操作获得，例如使用S盒和P盒）使用一些分组操作，通常是XOR组合。
单独一个典型的S-盒或单独一个P-盒并不具有太多的密码强度：S-盒可以被认为是一种替换密码，而P-盒可以被认为是一种转置密码。然而，一个设计良好的SP网络，其S盒和P盒的几轮交替已经满足香农的混淆和扩散特性。
- 扩散的原因如下。如果一个人改变了明文中的一个位子，那么它就会被送入一个S盒，它的输出会在几个位子上发生变化，然后所有这些变化被P盒分配到几个S盒中，因此所有这些S盒的输出又在几个位子上发生变化，以此类推。做几个回合，每个比特都会来回变化几次，因此，到最后，密文已经完全改变了，是一种伪随机的方式。特别是，对于一个随机选择的输入块，如果翻转第i位，那么对于任何i和j，第j个输出位发生变化的概率大约是一半，这就是严格雪崩准则。反之亦然，如果改变密文的一个位，然后试图解密，结果是一个与原始明文完全不同的信息--SP密码是不容易变通的。
- 混乱的原因与扩散的原因完全一样：改变密钥的一个位子会改变几个圆密钥，而每个圆密钥的每一次改变都会扩散到所有位子上，改变密文的方式非常复杂。
- 即使攻击者以某种方式获得一个明文对应一个密文--已知明文攻击，或者更糟糕的是，选定明文或选定密文攻击--混乱和扩散使攻击者难以恢复密钥。
虽然使用S盒（如DES）的Feistel网络与SP网络十分相似，但也有一些区别，使得这种或那种网络在某些情况下更适用。对于给定的混淆和扩散量，SP网络具有更多的"内在并行性"，因此--给定一个具有许多执行单元的CPU--可以比Feistel网络计算得更快。执行单元少的CPU--比如大多数智能卡--不能利用这种固有的并行性。另外SP密码要求S盒是可反转的（执行解密）；Feistel内部函数没有这样的限制，可以构造为单向函数。
