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【转】对称加密和分组加密中的四种模式(ECB CBC CFB OFB)

时间:2021-10-12 07:26:10

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【转】对称加密和分组加密中的四种模式(ECB CBC CFB OFB)

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注:以下图片来自于《图解密码学》,这本书讲的更全面细致,建议阅读,在我资源库中有此书,还有使用go语言具体实现和解释此书中的各种加密算法的文档,有需要的可以自习前往免费下载

Q:为什么需要分组模式?

A:明文的长度不固定,而分组密码只能处理特定长度的一块数据,这就需要对分组密码的算法进行迭代,以便将一段很长的明文全部加密,而迭代的方法就是分组的模式。

一图全览五种分组模式

五种模式详解

1. ECB - Electronic Code Book, 电子密码本模式

特点: 简单, 效率高, 密文有规律, 容易被破解最后一个明文分组必须要填充 des/3des -> 最后一个分组填充满8字节aes -> 最后一个分组填充满16字节不需要初始化向量

2. CBC - Cipher Block Chaining, 密码块链模式(推荐使用)

特点: 密文没有规律, 经常使用的加密方式最后一个明文分组需要填充 des/3des -> 最后一个分组填充满8字节aes -> 最后一个分组填充满16字节需要一个初始化向量 - 一个数组 数组的长度: 与明文分组相等数据来源: 负责加密的人的提供的加解密使用的初始化向量值必须相同

3. CFB - Cipher FeedBack, 密文反馈模式

特点: 密文没有规律, 明文分组是和一个数据流进行的按位异或操作, 最终生成了密文需要一个初始化向量 - 一个数组 数组的长度: 与明文分组相等数据来源: 负责加密的人的提供的加解密使用的初始化向量值必须相同不需要填充

4. OFB - Output-Feedback, 输出反馈模式

特点: 密文没有规律, 明文分组是和一个数据流进行的按位异或操作, 最终生成了密文需要一个初始化向量 - 一个数组 数组的长度: 与明文分组相等数据来源: 负责加密的人的提供的加解密使用的初始化向量值必须相同不需要填充

5. CTR - CounTeR, 计数器模式(重点,推荐使用)

特点: 密文没有规律, 明文分组是和一个数据流进行的按位异或操作, 最终生成了密文不需要初始化向量 go接口中的iv可以理解为随机数种子, iv的长度 == 明文分组的长度不需要填充

这里我们有必要给出CTR模式额解密流程,因为CTR模式的解密和加密是一模一样的过程,在程序实现中也是可逆的,具体程序在文章实现底部有链接

通过对比发现CTR加密即解密,解密即加密,且各分组之间是独立的,可以并发完成,效率高。

总结

以上五种分组模式中,ECB模式很容易被破解,如今已经很少再使用,其余四种分组模式各有千秋。

但极力推荐CBC模式和CTR模式,尤其是CTR模式,不需要填充,代码实现起来很方便。而且加密和解密的方法是一样的,并且可以实现并发分组,效率高,安全性也有保障

Q:何时需要填充,何时不需要填充?

A:观察分组模式的图示可以看出,加密后再进行异或操作的不需要填充,而先进行异或操作再加密的则需要填充,这是因为异或操作需要两个相同长度的数据,一一对比计算!

代码实现

篇幅有限,我在这篇帖子用以上分组模式实现了AES、DES、3DES的加密解密(go语言),轻戳了解。

CBC模式实现DES和3DES加密解密

CTR模式实现AES加密解密

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