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AES五种加密模式（CBC、ECB、CTR、OCF、CFB）_aes算法有几种模式

作者：凡人多烦事01 | 2024-03-01 20:14:39

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aes算法有几种模式

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)）。

以下逐一介绍一下：

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。

 

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。

 

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：

 

 

4.密码反馈模式（Cipher FeedBack (CFB)）

    这种模式较复杂。

 

 

5.输出反馈模式（Output FeedBack (OFB)）

    这种模式较复杂。

 

以下附上C++源代码：

  1. /**
  2. *@autho stardust
  3. *@time 2013-10-10
  4. *@param 实现AES五种加密模式的测试
  5. */
  6. #include <iostream>
  7. using namespace std;
  8.  
  9. //加密编码过程函数,16位1和0
  10. int dataLen = 16;   //需要加密数据的长度
  11. int encLen = 4;     //加密分段的长度
  12. int encTable[4] = {1,0,1,0};  //置换表
  13. int data[16] = {1,0,0,1,0,0,0,1,1,1,1,1,0,0,0,0}; //明文
  14. int ciphertext[16]; //密文
  15.  
  16. //切片加密函数
  17. void encode(int arr[])
  18. {
  19.     for(int i=0;i<encLen;i++)
  20.     {
  21.         arr[i] = arr[i] ^ encTable[i];
  22.     }
  23. }
  24.  
  25. //电码本模式加密，4位分段
  26. void ECB(int arr[])
  27. {
  28.     //数据明文切片
  29.     int a[4][4];
  30.     int dataCount = 0;  //位置变量
  31.     for(int k=0;k<4;k++)
  32.     {
  33.         for(int t=0;t<4;t++)
  34.         {
  35.             a[k][t] = data[dataCount];
  36.             dataCount++;
  37.         }
  38.     }
  39.     dataCount = 0;//重置位置变量
  40.     for(int i=0;i<dataLen;i=i+encLen)
  41.     {
  42.         int r = i/encLen;//行
  43.         int l = 0;//列
  44.         int encQue[4]; //编码片段
  45.         for(int j=0;j<encLen;j++)
  46.         {
  47.             encQue[j] = a[r][l];
  48.             l++;
  49.         }
  50.         encode(encQue); //切片加密
  51.         //添加到密文表中
  52.         for(int p=0;p<encLen;p++)
  53.         {
  54.             ciphertext[dataCount] = encQue[p];
  55.             dataCount++;
  56.         }
  57.     }
  58.     cout<<"ECB加密的密文为："<<endl;
  59.     for(int t1=0;t1<dataLen;t1++) //输出密文
  60.     {
  61.         if(t1!=0 && t1%4==0)
  62.             cout<<endl;
  63.         cout<<ciphertext[t1]<<" ";
  64.     }
  65.     cout<<endl;
  66.     cout<<"---------------------------------------------"<<endl;
  67. }
  68.  
  69. //CBC
  70. //密码分组链接模式，4位分段
  71. void CCB(int arr[])
  72. {
  73.     //数据明文切片
  74.     int a[4][4];
  75.     int dataCount = 0;  //位置变量
  76.     for(int k=0;k<4;k++)
  77.     {
  78.         for(int t=0;t<4;t++)
  79.         {
  80.             a[k][t] = data[dataCount];
  81.             dataCount++;
  82.         }
  83.     }
  84.     dataCount = 0;//重置位置变量
  85.  
  86.     int init[4] = {1,1,0,0};  //初始异或运算输入
  87.     //初始异或运算
  88.     for(int i=0;i<dataLen;i=i+encLen)
  89.     {
  90.         int r = i/encLen;//行
  91.         int l = 0;//列
  92.         int encQue[4]; //编码片段
  93.         //初始化异或运算
  94.         for(int k=0;k<encLen;k++)
  95.         {
  96.             a[r][k] = a[r][k] ^ init[k];
  97.         }
  98.          //与Key加密的单切片
  99.         for(int j=0;j<encLen;j++)
  100.         {
  101.             encQue[j] = a[r][j];
  102.         }
  103.         encode(encQue); //切片加密
  104.         //添加到密文表中
  105.         for(int p=0;p<encLen;p++)
  106.         {
  107.             ciphertext[dataCount] = encQue[p];
  108.             dataCount++;
  109.         }
  110.         //变换初始输入
  111.         for(int t=0;t<encLen;t++)
  112.         {
  113.             init[t] = encQue[t];
  114.         }
  115.     }
  116.  
  117.  
  118.     cout<<"CCB加密的密文为："<<endl;
  119.     for(int t1=0;t1<dataLen;t1++) //输出密文
  120.     {
  121.         if(t1!=0 && t1%4==0)
  122.             cout<<endl;
  123.         cout<<ciphertext[t1]<<" ";
  124.     }
  125.     cout<<endl;
  126.     cout<<"---------------------------------------------"<<endl;
  127. }
  128.  
  129. //CTR
  130. //计算器模式，4位分段
  131. void CTR(int arr[])
  132. {
  133.     //数据明文切片
  134.     int a[4][4];
  135.     int dataCount = 0;  //位置变量
  136.     for(int k=0;k<4;k++)
  137.     {
  138.         for(int t=0;t<4;t++)
  139.         {
  140.             a[k][t] = data[dataCount];
  141.             dataCount++;
  142.         }
  143.     }
  144.     dataCount = 0;//重置位置变量
  145.  
  146.     int init[4][4] = {{1,0,0,0},{0,0,0,1},{0,0,1,0},{0,1,0,0}};  //算子表
  147.     int l = 0; //明文切片表列
  148.     //初始异或运算
  149.     for(int i=0;i<dataLen;i=i+encLen)
  150.     {
  151.         int r = i/encLen;//行
  152.         int encQue[4]; //编码片段
  153.         //将算子切片
  154.         for(int t=0;t<encLen;t++)
  155.         {
  156.             encQue[t] = init[r][t];
  157.         }
  158.         encode(encQue); //算子与key加密
  159.         //最后的异或运算
  160.         for(int k=0;k<encLen;k++)
  161.         {
  162.             encQue[k] = encQue[k] ^ a[l][k];
  163.         }
  164.         l++;
  165.  
  166.         //添加到密文表中
  167.         for(int p=0;p<encLen;p++)
  168.         {
  169.             ciphertext[dataCount] = encQue[p];
  170.             dataCount++;
  171.         }
  172.     }
  173.  
  174.  
  175.     cout<<"CTR加密的密文为："<<endl;
  176.     for(int t1=0;t1<dataLen;t1++) //输出密文
  177.     {
  178.         if(t1!=0 && t1%4==0)
  179.             cout<<endl;
  180.         cout<<ciphertext[t1]<<" ";
  181.     }
  182.     cout<<endl;
  183.     cout<<"---------------------------------------------"<<endl;
  184. }
  185.  
  186. //CFB
  187. //密码反馈模式，4位分段
  188. void CFB(int arr[])
  189. {
  190.     //数据明文切片,切成2 * 8 片
  191.     int a[8][2];
  192.     int dataCount = 0;  //位置变量
  193.     for(int k=0;k<8;k++)
  194.     {
  195.         for(int t=0;t<2;t++)
  196.         {
  197.             a[k][t] = data[dataCount];
  198.             dataCount++;
  199.         }
  200.     }
  201.     dataCount = 0;  //恢复初始化设置
  202.     int lv[4] = {1,0,1,1};  //初始设置的位移变量
  203.     int encQue[2]; //K的高两位
  204.     int k[4]; //K
  205.  
  206.     for(int i=0;i<2 * encLen;i++) //外层加密循环
  207.     {
  208.         //产生K
  209.         for(int vk=0;vk<encLen;vk++)
  210.         {
  211.             k[vk] = lv[vk];
  212.         }
  213.         encode(k);
  214.         for(int k2=0;k2<2;k2++)
  215.         {
  216.             encQue[k2] = k[k2];
  217.         }
  218.         //K与数据明文异或产生密文
  219.         for(int j=0;j<2;j++)
  220.         {
  221.             ciphertext[dataCount] = a[dataCount/2][j] ^ encQue[j];
  222.             dataCount++;
  223.         }
  224.         //lv左移变换
  225.         lv[0] = lv[2];
  226.         lv[1] = lv[3];
  227.         lv[2] = ciphertext[dataCount-2];
  228.         lv[3] = ciphertext[dataCount-1];
  229.     }
  230.  
  231.     cout<<"CFB加密的密文为："<<endl;
  232.     for(int t1=0;t1<dataLen;t1++) //输出密文
  233.     {
  234.         if(t1!=0 && t1%4==0)
  235.             cout<<endl;
  236.         cout<<ciphertext[t1]<<" ";
  237.     }
  238.     cout<<endl;
  239.     cout<<"---------------------------------------------"<<endl;
  240. }
  241.  
  242. //OFB
  243. //输出反馈模式，4位分段
  244. void OFB(int arr[])
  245. {
  246.     //数据明文切片,切成2 * 8 片
  247.     int a[8][2];
  248.     int dataCount = 0;  //位置变量
  249.     for(int k=0;k<8;k++)
  250.     {
  251.         for(int t=0;t<2;t++)
  252.         {
  253.             a[k][t] = data[dataCount];
  254.             dataCount++;
  255.         }
  256.     }
  257.     dataCount = 0;  //恢复初始化设置
  258.     int lv[4] = {1,0,1,1};  //初始设置的位移变量
  259.     int encQue[2]; //K的高两位
  260.     int k[4]; //K
  261.  
  262.     for(int i=0;i<2 * encLen;i++) //外层加密循环
  263.     {
  264.         //产生K
  265.         for(int vk=0;vk<encLen;vk++)
  266.         {
  267.             k[vk] = lv[vk];
  268.         }
  269.         encode(k);
  270.         for(int k2=0;k2<2;k2++)
  271.         {
  272.             encQue[k2] = k[k2];
  273.         }
  274.         //K与数据明文异或产生密文
  275.         for(int j=0;j<2;j++)
  276.         {
  277.             ciphertext[dataCount] = a[dataCount/2][j] ^ encQue[j];
  278.             dataCount++;
  279.         }
  280.         //lv左移变换
  281.         lv[0] = lv[2];
  282.         lv[1] = lv[3];
  283.         lv[2] = encQue[0];
  284.         lv[3] = encQue[1];
  285.     }
  286.  
  287.     cout<<"CFB加密的密文为："<<endl;
  288.     for(int t1=0;t1<dataLen;t1++) //输出密文
  289.     {
  290.         if(t1!=0 && t1%4==0)
  291.             cout<<endl;
  292.         cout<<ciphertext[t1]<<" ";
  293.     }
  294.     cout<<endl;
  295.     cout<<"---------------------------------------------"<<endl;
  296. }
  297.  
  298.  
  299. void printData()
  300. {
  301.     cout<<"以下示范AES五种加密模式的测试结果："<<endl;
  302.     cout<<"---------------------------------------------"<<endl;
  303.     cout<<"明文为："<<endl;
  304.     for(int t1=0;t1<dataLen;t1++) //输出密文
  305.     {
  306.         if(t1!=0 && t1%4==0)
  307.             cout<<endl;
  308.         cout<<data[t1]<<" ";
  309.     }
  310.     cout<<endl;
  311.     cout<<"---------------------------------------------"<<endl;
  312. }
  313. int main()
  314. {
  315.     printData();
  316.     ECB(data);
  317.     CCB(data);
  318.     CTR(data);
  319.     CFB(data);
  320.     OFB(data);
  321.     return 0;
  322. }

 

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