AES加密之五种模式

AES加密AES加密之五种模式

  • 简介
  • 分析
    • 1.电码本模式(Electronic Codebook Book (ECB)
    • 2.密码分组链接模式(Cipher Block Chaining (CBC))##
    • 3.计算器模式(Counter (CTR))
    • 4.密码反馈模式(Cipher FeedBack (CFB))
    • 5.输出反馈模式(Output FeedBack (OFB))##
    • 6.代码 (C++)
      • 定义并初始化相关数据
      • 切片加密函数
      • ECB 电码本模式加密,4位分段
      • CBC 密码分组链接模式,4位分段
      • CTR 计算器模式,4位分段
      • CFB 密码反馈模式,4位分段
      • OFB 输出反馈模式,4位分段
      • 打印输出
      • 调用

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简介

AES加密是建立在DES加密不能满足破解难度而产生的。由比利时两位非常著名的密码学家Joan Daemen和Vincent Rijmen设计,选取了分组长度为128比特,密钥长度为128比特、192比特和256比特的三个版本。

分组密码有五种工作体制:

  • 1.电码本模式(Electronic Codebook Book (ECB));
  • 2.密码分组链接模式(Cipher Block Chaining (CBC));
  • 3.计算器模式(Counter (CTR));
  • 4.密码反馈模式(Cipher FeedBack (CFB));
  • 5.输出反馈模式(Output FeedBack (OFB))。

分析

1.电码本模式(Electronic Codebook Book (ECB)

这种模式是将整个明文分成若干段相同的小段,然后对每一小段进行加密。

AES加密之五种模式_第1张图片

2.密码分组链接模式(Cipher Block Chaining (CBC))##

这种模式是先将明文切分成若干小段,然后每一小段与初始块或者上一段的密文段进行异或运算后,再与密钥进行加密。
AES加密之五种模式_第2张图片

3.计算器模式(Counter (CTR))

计算器模式不常见,在CTR模式中,
有一个自增的算子,这个算子用密钥加密之后的输出和明文异或的结果得到密文,相当于一次一密。这种加密方式简单快速,安全可靠,而且可以并行加密,但是在计算器不能维持很长的情况下,密钥只能使用一次。CTR的示意图如下所示:
AES加密之五种模式_第3张图片

4.密码反馈模式(Cipher FeedBack (CFB))

这种模式较复杂。
AES加密之五种模式_第4张图片

5.输出反馈模式(Output FeedBack (OFB))##

这种模式较复杂。
![输出反馈模式](https://img-blog.csdnimg.cn/20181207154245975.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L25jbmNmZjUxMTMxNDIw,size_16,color_FFFFFF,t_70)

6.代码 (C++)

定义并初始化相关数据

/**
*@autho stardust
*@time 2013-10-10
*@param 实现AES五种加密模式的测试
*/
#include <iostream>
using namespace std;

//加密编码过程函数,16位1和0
int dataLen = 16;   //需要加密数据的长度
int encLen = 4;     //加密分段的长度
int encTable[4] = {1,0,1,0};  //置换表
int data[16] = {1,0,0,1,0,0,0,1,1,1,1,1,0,0,0,0}; //明文
int ciphertext[16]; //密文

切片加密函数


void encode(int arr[])
{
    for(int i=0;i<encLen;i++)
    {
        arr[i] = arr[i] ^ encTable[i];
    }
}

ECB 电码本模式加密,4位分段

void ECB(int arr[])
{
    //数据明文切片
    int a[4][4];
    int dataCount = 0;  //位置变量
    for(int k=0;k<4;k++)
    {
        for(int t=0;t<4;t++)
        {
            a[k][t] = data[dataCount];
            dataCount++;
        }
    }
    dataCount = 0;//重置位置变量
    for(int i=0;i<dataLen;i=i+encLen)
    {
        int r = i/encLen;//行
        int l = 0;//列
        int encQue[4]; //编码片段
        for(int j=0;j<encLen;j++)
        {
            encQue[j] = a[r][l];
            l++;
        }
        encode(encQue); //切片加密
        //添加到密文表中
        for(int p=0;p<encLen;p++)
        {
            ciphertext[dataCount] = encQue[p];
            dataCount++;
        }
    }
    cout<<"ECB加密的密文为:"<<endl;
    for(int t1=0;t1<dataLen;t1++) //输出密文
    {
        if(t1!=0 && t1%4==0)
            cout<<endl;
        cout<<ciphertext[t1]<<" ";
    }
    cout<<endl;
    cout<<"---------------------------------------------"<<endl;
}

CBC 密码分组链接模式,4位分段

void CCB(int arr[])
{
    //数据明文切片
    int a[4][4];
    int dataCount = 0;  //位置变量
    for(int k=0;k<4;k++)
    {
        for(int t=0;t<4;t++)
        {
            a[k][t] = data[dataCount];
            dataCount++;
        }
    }
    dataCount = 0;//重置位置变量

    int init[4] = {1,1,0,0};  //初始异或运算输入
    //初始异或运算
    for(int i=0;i

CTR 计算器模式,4位分段

void CTR(int arr[])
{
    //数据明文切片
    int a[4][4];
    int dataCount = 0;  //位置变量
    for(int k=0;k<4;k++)
    {
        for(int t=0;t<4;t++)
        {
            a[k][t] = data[dataCount];
            dataCount++;
        }
    }
    dataCount = 0;//重置位置变量

    int init[4][4] = {{1,0,0,0},{0,0,0,1},{0,0,1,0},{0,1,0,0}};  //算子表
    int l = 0; //明文切片表列
    //初始异或运算
    for(int i=0;i

CFB 密码反馈模式,4位分段

void CFB(int arr[])
{
    //数据明文切片,切成2 * 8 片
    int a[8][2];
    int dataCount = 0;  //位置变量
    for(int k=0;k<8;k++)
    {
        for(int t=0;t<2;t++)
        {
            a[k][t] = data[dataCount];
            dataCount++;
        }
    }
    dataCount = 0;  //恢复初始化设置
    int lv[4] = {1,0,1,1};  //初始设置的位移变量
    int encQue[2]; //K的高两位
    int k[4]; //K

    for(int i=0;i<2 * encLen;i++) //外层加密循环
    {
        //产生K
        for(int vk=0;vk

OFB 输出反馈模式,4位分段

void OFB(int arr[])
{
    //数据明文切片,切成2 * 8 片
    int a[8][2];
    int dataCount = 0;  //位置变量
    for(int k=0;k<8;k++)
    {
        for(int t=0;t<2;t++)
        {
            a[k][t] = data[dataCount];
            dataCount++;
        }
    }
    dataCount = 0;  //恢复初始化设置
    int lv[4] = {1,0,1,1};  //初始设置的位移变量
    int encQue[2]; //K的高两位
    int k[4]; //K

    for(int i=0;i<2 * encLen;i++) //外层加密循环
    {
        //产生K
        for(int vk=0;vk

打印输出

void printData()
{
    cout<<"以下示范AES五种加密模式的测试结果:"<

调用

int main()
{
    printData();
    ECB(data);
    CCB(data);
    CTR(data);
    CFB(data);
    OFB(data);
    return 0;
}

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