當需要加密任意長度明文時，就需要分組叠代進行加密。 下面我們會聊到常用的分組模式和使用場景

分組密碼有很多模式，如果模式選擇不當，就無法充分保證明文的機密性(還記得密碼加密體系要完成的三個目标麼？)。比如當我們使用密鑰加密一個全是'A'字符的文件時，如果沒有分組叠代，那麼密文可能都是相同字符的重複。 雖然我們沒辦法通過密文反推出明文，但根據不斷重複出現的密文，可以大緻推測出明文的字符分布規律。借助其他統計概率方法，可以大幅降低解密難度(參考通過詞頻破解凱撒加密的案例)。

那什麼是模式呢？

模式是:分組密碼的叠代算法。比如我們常使用的 DES 算法中的 ECB 模式。 ECB 模式就是将明文分割成多個分組并逐個加密的方法。 ECB 算法計算量小，加解密速度快，但現在已經證實 ECB 是不可靠的模式了。 所以正式場合中不要使用 ECB 模式。

模式是分組密碼特有的方式，在流密碼中并不存在模式。那何為流密碼呢？

分組密碼每次隻能處理特定長度的一塊數據，一塊有時也稱之為block。一個分組(block)的比特數就是分組長度。 流密碼是對數據流進行連續處理的加密算法。流密碼在加解密時需要保存上次計算的狀态(分組密碼則不需要，因為分組密碼隻需要計算當前 block 數據就可以了)。

我們在本節中隻介紹分組密碼，暫不介紹流密碼。

下面來看常見的幾種分組模式。

• ECB

ECB 将明文進行分組後直接加密産生密文分組

由圖可以看出 ECB 模式中，明文和密文是一一對應的。相同的明文一定可以得到相同的密文。所以雖然不能直接根據密文推導出明文，但可以根據密文的特點進行定向攻擊。

例如: Bob 向 Alice 發送了一個轉賬的報文:

分組1 = Bob的銀行賬号 分組2 = Alice的銀行賬号 分組3 = 轉賬金額

雖然 Eve 不能直接修改賬号和金額(因為沒有解密數據)，但 Eve 可以通過交換分組 1 和分組 2，造成攻擊。

分組1 = Alice的銀行賬号 分組2 = Bob的銀行賬号 分組3 = 轉賬金額

這種攻擊方式能成功就是因為 ECB 沒有隐藏明文信息造成的。

• CBC

密文分組鍊接模式

顧名思義，CBC 是将密文分組像鍊條一樣相互連接起來。典型的加密流程如下:

CBC 最核心的一個環節，是将前一個密文分組作為一個變量帶入了下一個明文加密中。 這樣即便明文相同，但經過密文異或操作後，就會出現不同的結果。通過這樣就實現了混淆明文信息的目的。

但不知道你有沒有發現，第一個明文分組如何處理呢？ 在處理第一個明文分組時，異或為 0.那麼密文分組 A 就退化成了 ECB 模式。 為了避免出現這種情況，我們就需要人為補充一個初始密文分組,這個初始的密文分組就稱為IV分量

一般來說，每次加密時都應該随機産生一個不同比特的 IV 分量(如何随機産生，請參考本系列最後的随機工具箱說明)

在 CBC 模式中，我們無法單獨解密某個分組。從圖中也很容易理解，每個分組都需要前向分組信息才可以計算。這樣設計有利有弊，好的是安全性高，但不好的地方是如果某個分組數據被損壞，會導緻當前分組和下個分組的數據無法正常解密。

• CFB

對 CBC 模式的一種改進

CFB 是對 CBC 模式的一種優化，加密流程看起來很類似:

在 CFB 模式中，明文分組和密文分組之間隻做異或操作就可以了。在此時此刻，密碼算法的輸出有一些一次性密碼本的意思了。

• OFB

輸出反饋模式。 密碼算法的輸出會反饋到密碼算法的輸入中

OFB 并不是通過密碼算法對明文進行加密的，而是通過将明文分組和密碼算法的輸出進行異或來産生密文的。所以 OFB 和 CFB 也有一些類似.

注意: 加密函數的順序一定要保持一緻，無論是加密和解密都需要相同順序的加密函數序列

從圖中可以看出 OFB 模式和 CFB 模式很相近，區别僅僅在于密碼算法的輸入。

CFB 是将前一個密文分組作為下一個密碼算法的輸入，所以叫做密文反饋模式。 OFB 則是将前一個密碼算法的輸出當作下一個密碼算法的輸入，所以叫做輸出反饋模式.

這四種是常用的分組密碼模式，那麼我們應該選擇哪種模式作為分組加密模式呢？

1. 首先可以排除 ECB，雖然它簡單、快速和支持并行。 但無法隐藏明文信息所以不安全。
2. CBC 可以支持并行解密，并且可以解密任意的密文分組。 所以在可以容忍串行加密的場景中，推薦使用 CBC。
3. CFB 同樣支持并行解密，并且可以解密任意的密文分組。但 CFB 不能抵禦重放攻擊。
4. OFB 不需要對明文進行填充 Padding。如果密文包含錯誤比特時，隻有明文中相對應的比特會出錯。但不支持并行解密，存在比特反轉攻擊的問題。

所以綜上所述，除了 ECB 不推薦之外。其他三種，隻能可以容忍缺點，那麼都是推薦使用的分組模式。

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