一、引言
上一篇文章讨论了 DES 算法，现在我们有了“给定 64-bit 的明文、64-bit 的密钥，输出 64-bit 的密文”的加密手段。这离实际应用还有一点点距离，因为要传递的信息当然不止 64 位。
要用 DES 加密一条信息，一般先把信息填充到 64 的倍数，于是就可以分成许多组，每组 8 个字节。利用密钥对每一组进行加密，最终的结果拼接起来，这就是 ECB(Electronic Code Book，电子密码本) 模式。
然而，简单的拼接会暴露一些统计信息，不够安全，还有其他的一些工作模式，能够对每块加密的结果进行再一次混淆。
二、块加密的工作模式
1. ECB（电子密码本）
ECB 是最朴素的工作模式。把明文每 8 位一组进行加密，得到的密文直接拼接。
ECB 模式是最简单的模式。由于每个块都是独立加密的，所以它对并行加密解密很友好。此外，传输过程中出现的偶然错误，不会扩大到影响整个数据。但正因为每个块都独立加密，重复的块会被加密成重复的明文。这会导致泄漏明文的一些统计信息。
2. CBC（密码块链接）
CBC（Cipher-block chaining，密码块链接）模式需要一个初始向量 IV。
加密过程中，先把 IV 与第一块明文混合，再交由 DES 加密；对于下一块，其 IV 采用这一块的加密结果。
CBC 由于每一个块在加密的时候，都需要把明文与上一个块的加密结果进行异或，故加密是串行的。不过解密可以并行，因为解密时已知每一个密文块，直接拿来异或即可。
显然，由于明文每次加密开始的时候，都得异或上前一块的密文，故对任何明文的改动，都将会影响到此后的所有块。CBC 克服了 ECB “相同明文块变成相同密文块” 的缺点。
3. CFB（密文反馈）
CFB（Cipher feedback，密文反馈）是一种接近于 流密码 的工作模式。它不用 DES 加密明文，而是把 DES 作为伪随机数生成器，把 IV 作为种子。这样就可以从 IV 和指定的 key 生成字节流，然后把明文与这个字节流异或。
CFB 模式中，每次加密明文的一个字节。故 CFB 模式不需要添加Padding。工作流程如下：
加密过程中，维护了一个寄存器 reg ，长度为 64-bit，初始值为 IV。每次对明文的一个字节进行加密时，把这个 reg 交给 DES 加密，生成一个 64-bit 的结果 K；然后把 K 的高 8-bit 与明文的这一个字节异或，得到了一个字节的密文。接下来，把这个 8-bit 密文补充到移位寄存器 reg 的最右边，抛弃 reg 此前的高 8 位。
随着加密的进行， reg 不断地变化，每次都往右边加 8 位（也就是上一轮得到的密文）、抛弃掉最左边的 8 位。
CFB 模式的加密（左）和解密（右）：
而解密过程也很简单：既然 CFB 模式是流密码，那么解密的时候，只要得到与加密过程一样的密钥流，拿去与密文异或就能得到明文了。文章来源：https://www.toymoban.com/news/detail-569418.html
总结
我们讨论了 ECB, CBC, CFB 三种工作模式，其中：文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-569418.html
- ECB 模式是不安全的模式。
- 对明文进行改动，CBC、CFB 模式都会使得后序所有块错误。
- CBC 模式，如果密文传输过程中有错误，则后面所有密文都出错。
- CFB 模式，如果密文传输过程中出错，只会影响到之后几个块（因为移位寄存器的存在，在 8 个块之后这个错误就会离开 reg ，此后的数据都会正常）。
- ECB、CBC 模式需要填充。填充常用 PKCS#5 规则。CFB 模式是类似于流密码的逐字节加密，无需填充。
参考链接
- 块加密的工作模式
到了这里，关于【密码学】块加密（分组加密）的工作模式的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容，请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章，希望大家以后多多支持TOY模板网！
![《现代密码学》学习笔记——第三章 分组密码 [二] AES](https://imgs.yssmx.com/Uploads/2024/02/447027-1.png)
