分组密码模式.

1分组密码的运行模式2即使有了安全的分组密码算法，也需要采用适当的工作模式来隐蔽明文的统计特性、数据的格式等，以提高整体的安全性，降低删除、重放、插入和伪造成功的机会。美国在FIPS中定义了五种运行模式。电码本(ECB)密码分组链接(CBC)密码反馈(CFB)输出反馈(OFB)计数器模式（CTR）分组密码的运行模式3一个1G大小的文件，采用DES和AES加密？1G=220*8bitDES算法总块数：220*8/64=215*8AES算法总块数：220*8/128=213*8一个50B大小的文件，采用DES和AES加密？4填充(Padding)给定加密消息的长度是随机的，按64bit分组时，最后一组消息长度可能不足64bit。可以填充一些数字，通常用最后1字节作为填充指示符（PI）。它所表示的十进制数字就是填充占有的字节数。数据尾部、填充字符和填充指示符一起作为一组进行加密。数据填充PI5电码本ECB（Electroniccodebook）模式分组加密明文分组P1密文分组C1K分组加密明文分组P2密文分组C2K分组加密明文分组PN密文分组CNK...(a)加密密文分组C1密文分组C2密文分组CN分组解密K分组解密K分组解密K...明文分组P1明文分组P2明文分组PN(b)解密6ECB模式实例例如明文“IthoughtwasnotthethoughtIthoughtIthought”，空白去掉，则采用ECB模式加密？7EBC模式8EBC模式EBC模式DES算法加密后9分组重放攻击银行转帐的例子：日期/时间标记：1分组银行1：发送者1.5分组银行2：接收者1.5分组储户姓名6分组储户帐号2分组存款金额1分组10分组重放攻击To:BankFrom:ATMAction:DepositAmount:$100.00To:BankFrom:ATMAction:DepositAmount:$900.00“1”=0011001“9”=001110111电码本ECB模式直接利用加密算法分别对分组数据组加密。最大特性：在给定的密钥下，同一明文组总产生同样的密文组。这会暴露明文数据的格式和统计特征。明文数据都有固定的格式，需要以协议的形式定义，重要的数据常常在同一位置上出现，使密码分析者可以对其进行统计分析、重传和代换攻击。错误传播：单个密文分组中有一个或多个比特错误只会影响该分组的解密结果。12密码分组链接CBC模式（Cipher-blockchaining）1nKnnCECP11111KnnKKnnnnnnnDCCDECPCCPCP13CBC模式原始图CBC模式14ECB模式与CBC模式originalECBCBC密码分组链接CBC模式初始矢量IV(InitialVector)：第一组明文加密时无反馈密文，为此需要在寄存器中预先置入一个，收发双方必须选用同一IV。每个明文组加密之前，先与反馈至输入端的前一组密文按位模2求和后，再送至加密算法加密实际上，IV的完整性要比其保密性更为重要。在CBC模式下，最好是每发一个消息，都改变IV，比如将其值加一。16CBC的错误传播1.明文有一组中有错，会使以后的密文组都受影响，但经解密后的恢复结果，除原有误的一组外，其后各组明文都正确地恢复。2.若在传送过程中，某组密文组出错时，则该组恢复的明文和下一组恢复数据出错。再后面的组将不会受中错误比特的影响。1711jCPSEIV11jPCSEIVj-比特密码反馈CFB模式（Cipherfeedback）18j-比特密码反馈CFB模式若待加密消息必须按字符(如电传电报)或按比特处理时，可采用CFB模式。CFB实际上是将加密算法DES作为一个密钥流产生器。CFB与CBC的区别是反馈的密文长度为j，且不是直接与明文相加，而是反馈至密钥产生器。解密：采用相同方案，但是使用加密函数而非解密函数。19CFB模式错误传播1、明文某一组中有错，会使以后的密文组都受影响，但经解密后的恢复结果，除原有误的一组外，其后各组明文都正确地恢复。2、密文里的一位错误会引起明文的一个单独错误，此处，错误进入移位寄存器，导致密文成为无用信息，直到该错误从移位寄存器中移出。例：对于8位（1个字节）的加密，则会产生9字节的错误20输出反馈OFB模式（Outputfeedback）21输出反馈OFB模式1、将分组密码算法作为一个密钥流产生器，其输出的j-bit密钥直接反馈至分组密码的输入端，同时这j-bit密钥和输入的j-bit明文段进行对应位模2相加。2、克服了CBC和CFB的错误传播所带来的问题。3、对于密文被篡改难以进行检测22计数器模式(CTR)Countermode23CTR模式–使用与明文分组规则相同的计数器长度–加密不同的分组所使用的计数器值必须不同–解密：采用相同方案，但是使用加密函数而非解密函数。计数器模式(CRT)24处理效率：能够对多块报文的加、解进行并行处理预处理：进行异或之前的基本加密处理不依赖明文和密文的输入随机访问：密文分组的处理与其它密文无关实现简单计数器模式（CTR）25比较和选用ECB模式，简单、高速，但最弱、易受重发攻击，一般不推荐。CBC适用于文件加密，但较ECB慢。安全性加强。OFB和CFB较CBC慢许多。每次迭代只有少数bit完成加密。若可以容忍少量错误扩展，此时用CFB。在字符为单元的流密码中多选CFB模式。OFB用于高速同步系统，没有错误传播。CTR适用于对实时性和速度要求比较高的场合