工作模式

工作模式

CBC模式

密码分组链接模式 Cipher Block Chaining

引入了一个新的概念：初始向量IV（Initialization Vector）。

IV是做什么用的呢？它的作用和MD5的“加盐”有些类似，目的是防止同样的明文块始终加密成同样的密文块。

1）首先将数据按照8个字节一组进行分组得到D1D2......Dn（若数据不是8的整数倍，用指定的PADDING数据补位）

2）第一组数据D1与初始化向量I异或后的结果进行DES加密得到第一组密文C1（初始化向量I为全零）

3）第二组数据D2与第一组的加密结果C1异或以后的结果进行DES加密，得到第二组密文C2

4）之后的数据以此类推，得到Cn

5）按顺序连为C1C2C3......Cn即为加密结果。

cbc.png

优点 ：安全性高

缺点：不利于并行运算，性能不如ECB，引入初始化向量IV，增加复杂度。误差传递

ECB模式（默认）：

电码本模式 Electronic Codebook Book

在该模式下，每一个明文块的加密都是完全独立，互不干涉的。

优点： 简单，有利于并行计算

缺点：相同的明文块经过加密会变成相同的密文块，因此安全性较差，不能隐藏明文。

ECB

CTR模式

计算器模式 加密是对一系列输入数据块(称为计数)进行加密，产生一系列的输出块，输出块与明文异或得到密文。对于最后的数据块，可能是长u位的局部数据块，这u位就将用于异或操作，而剩下的b-u位将被丢弃（b表示块的长度）。

加密方式：密码算法产生一个16 字节的伪随机码块流，伪随机码块与输入的明文进行异或运算后产生密文输出。密文与同样的伪随机码进行异或运算后可以重产生明文。

CTR 模式被广泛用于 ATM 网络安全和 IPSec应用中，相对于其它模式而言，CRT模式具有如下特点：1.硬件效率：允许同时处理多块明文 / 密文。

2.软件效率：允许并行计算，可以很好地利用 CPU 流水等并行技术。

3.预处理：算法和加密盒的输出不依靠明文和密文的输入，因此如果有足够的保证安全的存储器，加密算法将仅仅是一系列异或运算，这将极大地提高吞吐量。

4.随机访问：第 i 块密文的解密不依赖于第 i-1 块密文，提供很高的随机访问能力

5.可证明的安全性：能够证明 CTR 至少和其他模式一样安全（CBC, CFB, OFB, ...）

6.简单性：与其它模式不同，CTR模式仅要求实现加密算法，但不要求实现解密算法。对于 AES 等加/解密本质上不同的算法来说，这种简化是巨大的。

7.无填充，可以高效地作为流式加密使用。

CFB模式

加密反馈模式为了克服必须等待8个字节全部得到才能进行解密的缺点，采用了一个64位（8个字节）的位移寄存器来获得密文

CFB128是每处理128位数据调用一次加密器，此外还有两种常用的CFB是CFB8和CFB1，前者每处理8位调用一次加密器，后者每处理1位调用1次加密器，就运算量来讲CFB1是CFB8的8倍，是CFB128的128倍。对于CFB8和CFB1需要将IV作为移位寄存器。

CFB8的加密流程

1. 使用加密器加密IV的数据；
2. 将明文的最高8位与IV的最高8位异或得到8位密文；
3. 将IV数据左移8位，最低8位用刚刚计算得到的8位密文补上。

重复1到3。

CFB1的加密流程

1. 使用加密器加密IV的数据；
2. 将明文的最高1位与IV的最高1位异或得到1位密文；
3. 将IV数据左移1位，最低1位用刚刚计算得到的1位密文补上。

重复1到3。

密码反馈模式 Cipher FeedBack

• Cipher Feedback ，密码反馈模式。

• 可以对单个字节进行加密，前面二种方式，都必须接受完整分组后才能加密。

• 在有些基于字符的通讯协议特别有用，如telnet，也适应于流媒体的加密。

• 优点：1、隐藏了明文模式；2、分组密码转化为流模式；3、可以及时加密传送小于分组的数。

• 缺点: 1、不利于并行计算；2、误差传送：一个明文单元损坏影响多个单元；3、唯一的IV否则导致密文攻击。

CFB

OFB模式：

• OFB是先用块加密器生成密钥流（Keystream），然后再将密钥流与明文流异或得到密文流，解密是先用块加密器生成密钥流，再将密钥流与密文流异或得到明文，由于异或操作的对称性所以加密和解密的流程是完全一样的。
• 与CFB模式不同之处在于, 加密位移寄存器与密文无关了,仅与加密key和加密算法有关；做法是不再把密文输入到加密移位寄存器，而是把输出的分组密文（Oi）输入到一位寄存器；

输出反馈模式 Output FeedBack

• 和CFB类似，也是将分组加密转换成流加密的方式

• 优点：1、隐藏了明文模式；2、分组密码转化为流模式；3、可以及时加密传送小于分组的数据。

• 缺点：1、不利于并行计算；2、对明文的主动攻击是可能的；3、误差传送：一个明文单元损坏影响多个单元。

OFB

​

IV

• 初始化向量: Initialization vector
• CBC、CFB、OFB需要使用。
• 分组加密时，和分组长度相同，不是和密钥长度相同。
  • 比如AES是128bit分组，但密钥可以是128、192、256。IV必须也是128bit。
• 流加密，IV值和具体算法有关。