密码篇——分组密码

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分组密码介绍

模式：

分组密码的模式：

1）ECB（电子密码本模式）

2）CBC（密码分组链接模式）

3）CFB（密文反馈模式）

4）OFB（输出反馈模式）

5）CTR（计数器模式）

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分组密码介绍

密码算法可分为：流密码与分组密码

流密码：对数据流进行连续处理的一类密码算法；一般以1比特、8比特、32比特为单位进行加密或解密，由于是对一连串数据流进行连续处理，因此需要保持内部状态

分组密码：每次只能处理特定长度的一块数据的密码算法（一块是指分组），一个分组的比特数称为分组长度；处理完一个分组就结束了，不需通过内部状态来记录加密的进度

 

模式：

分组密码只能加密固定长度的分组，需要加密的明文长度可能超过分组密码的分组长度，此时就需要对分组密码算法进行迭代，以便将长明文进行加密，迭代的方法就称为分组密码的模式

注：当需要加密的分组短于分组密码的长度时，需要在明文中添加相应长度的特定数据进行填充

 

分组密码的模式：

1）ECB（电子密码本模式）

将明文分组加密后结果直接成为密文分组

明文分组与密文分组是一一对应的关系；且每个明文分组各自独立地进行加密和解密

这种加密攻击者无需破译密码就能操纵明文

 

2）CBC（密码分组链接模式）

先将明文与前一个密文分组进行异或（XOR）运算，再进行加解密

初始化向量（IV）：在加密第一个明文分组时，需要事先准备一个长度为一个分组的比特序列代替；每次加密时，都会随机产生一个不同的比特序列作为初始化向量

无法对单独一个中间的明文分组加密；对初始化向量没有加密

1. 当CBC模式中的密文分组有一个分组损坏，只要密文分组的长度没有发生变化，解密时最多会有两个分组受到数据损坏的影响
2. 当CBC的密文分组中有一些比特缺失了，导致密码分组的长度发生变化，此分组发生错位，在缺失比特位置之后的密文分组也就无法全部解密了

这种加密攻击者一般只能攻击初始化向量

 

3）CFB（密文反馈模式）

前一个密文分组会被送回到密码算法的输入端

密文分组与明文分组之间只有XOR（而CBC中，明文分组与密文分组之间有XOR和密码算法两个步骤）

CFB模式中有密码算法产生的比特序列成为密钥流（在CFB中密码算法相当于伪随机数生成器）

在CFB中分组密码算法在解密时仍执行加密操作（因为密钥流通过加密生成）

对CFB模式可实施重放攻击

 

4）OFB（输出反馈模式）

密码算法的输出会反馈到密码算法的输入中

并非通过密码算法加密明文分组的，而通过将明文分组和密码算法的输出进行XOR来产生密文分组（与CFB的区别在于密码算法的输入）

CFB是对密文分组进行反馈，必须按顺序进行加密；OFB是对密钥流进行加密（生成密钥流与XOR运算可以并行）

 

5）CTR（计数器模式）

通过将逐次累加的计数器进行加密来生成密钥流

每个分组对应一个逐次累加的计数器

每次加密都会生成一个不同的值（ｎｏｎｃｅ）作为计数器的初始值，且在每次加密时都必须不同

在初始值之后为分组序列号，会逐次累加

在CTR中如果密文分组有１ｂｉｔ被反转，解密后的铭文中所对应的比特会被反转，该错误不会放大