標準信息
工作組：ISO/IEC JTC 1/SC 27
采標情況：BS ISO/IEC 10116-2006,IDT
中國標準分類：L80
國際標準分類：35.040
標準狀態：替代ISO/IEC 10116-1997、ISO/IEC FDIS 10116-2005;
文檔頁數：48
加密模式
ISO10116用的算法是對稱塊加密算法加密模式。
在openssl或其他密碼相關的資料中，我們經常看到對稱加密算法有ECB、CBC之類加密模式的簡稱，到底這些加密模式是什麼呢？它們之間有什麼不同呢，今天就是為大家解開這個迷。
在現有的對稱加密算法中，主要有4種加密處理模式，這4種加密處理模式一般是針對塊加密算法而言的，如DES算法。這4種加密模式羅列如下：
模式中文描述 英文名稱（Openssl縮寫）
電子密碼本模式 Electronic Code Book(ECB)
加密塊鏈模式 Cipher Block Chaining(CBC)
加密反饋模式 Cipher Feedback Mode(CFB)
輸出反饋模式 Output Feedback Mode(OFB)
下面我們分別介紹這4種加密模式。
這種模式是最早採用和最簡單的模式，它將加密的數據分成若干組，每組的大小跟加密密鑰長度相同，然後每組都用相同的密鑰進行加密。比如DES算法，一個64位的密鑰，如果採用該模式加密，就是將要加密的數據分成每組64位的數據，如果最後一組不夠64位，那么就補齊為64位,然後每組數據都採用DES算法的64位密鑰進行加密。下圖：
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My name |is Drago|nKing
-----------------------
上圖“My name is DragonKing”這句話每8個字元(64位)作為一塊，然後使用一個相同的64位的密鑰對每個塊進行加密，最後一塊不足64位，就補齊後再進行加密。
可以看到，因為ECB方式每64位使用的密鑰都是相同的，所以非常容易獲得密文進行密碼破解，此外，因為每64位是相互獨立的，有時候甚至不用破解密碼，只要簡單的將其中一塊替換就可以達到黑客目的。
該模式如下圖所示:
P0 P1 C0 C1
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| | |----| |--->...
IV--->XOR |--->XOR |--->... Key Dec | Dec
| | | | | | |
| | | | | | |
Key Enc | Enc | IV--->XOR |--->XOR
| ----- | |-----| | |
| | | |
C0 C1 P1 P2
加密過程 解密過程
從這兩個圖中大家可以看到，CBC模式的加密首先也是將明文分成固定長度（64位）的塊（P0，P1...），然後將前面一個加密塊輸出的密文與下一個要加密的明文塊進行XOR（異或）操作計算，將計算結果再用密鑰進行加密得到密文。第一明文塊加密的時候，因為前面沒有加密的密文，所以需要一個初始化向量（IV）。跟ECB方式不一樣，通過連線關係，使得密文跟明文不再是一一對應的關係，破解起來更困難，而且克服了只要簡單調換密文塊可能達到目的的攻擊。
但是該加密模式的缺點是不能實時解密，也就是說，必須等到每8個位元組都接受到之後才能開始加密，否則就不能得到正確的結果。這在要求實時性比較高的時候就顯得不合適了。所以才有了下面兩種加密模式。
加密反饋模式為了克服必須等待8個位元組全部得到才能進行解密的缺點，採用了一個64位（8個位元組）的位移暫存器來獲得密文，如下圖所示：
C2|C3|C4|C5|C6|C7|C8|C9<---| C2|C3|C4|C5|C6|C7|C8|C9<---|
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Key--->Enc |C10 Key--->Enc |C10
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取最左一個位元組 | 取最左一個位元組 |
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P10--->XOR----------------->C10 C10--->XOR----------------)--->P10
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加密過程 解密過程
上面兩個圖中C2、C3以及P10等都是一個位元組（8位）的數據，所以能夠實現字元的實時加密和解密，不用再等到8個位元組都接受到之後再進行解密。圖示是在進行第10個位元組數據的加密和解密過程，在該過程中，先從移位暫存器取8個位元組的數據（C2到C9）用密鑰進行加密，然後取加密數據最左邊的一個位元組跟輸入的明文P10進行XOR（異或）操作，得到的值作為輸出密文C10，同時將C10送入到移位暫存器中。
需要注意的是，如果其中有一個位元組的密文在傳輸的時候發生錯誤（即使是其中的一位），那么它出現在移位暫存器期間解密的8個位元組的數據都會得不到正確的解密結果，當然，這8個位元組過去之後，依然可以得到正確的解密結果。但是一個比特錯誤就影響到8個位元組（64個比特）的正確結果，導致魯棒性太差，所以就又提出了下面的加密模式ofb。
輸出反饋模式OFB跟CFB幾乎是一樣的，除了其以為暫存器的輸入數據稍微有一點不同之外，如下圖：
S2|S3|S4|S5|S6|S7|S8|S9<----| S2|S3|S4|S5|S6|S7|S8|S9<------|
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Key--->Enc |S10 Key--->Enc |S10
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取最左一個位元組 | 取最左一個位元組 |
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P10--->XOR----------------->C10 C10--->XOR------------------->P10
加密過程 解密過程
可以看到，這種方法因為沒有採用密文作為加密的數據，所以克服了由於傳輸過程中由於單個比特導致64個相關比特解密失敗的情況，在本模式下，如果一個比特發生錯誤了，那么只會影響其本身對應的一個比特，而不會影響別的。但是相對於其它模式，因為數據之間相關性小，這種加密模式是比較不安全的，所以在套用的時候除非特別需要，一般不提倡套用OFB模式。
