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对称加密算法常用的五种分组模式(ECB/CBC/CFB/OFB/CTR)

2024-06-13 15:06| 来源: 网络整理| 查看: 265

版权声明:本文为作者原创,如需转载,请注明出处 https://blog.csdn.net/weixin_42940826 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

常用分组模式全览

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

ECB模式图解

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 CBC模式的加密

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 CFB模式加密

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 OFB分组模式

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 CTR分组模式 CTR解密流程 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,加密后再进行亦或操作的不需要填充,而先进性亦或操作再加密的则不需要填充,这是因为亦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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