分组密码有五种工作体制：1.电码本模式（Electronic Codebook Book (ECB)）；2.密码分组链接模式（Cipher Block Chaining (CBC)）；3.计算器模式（Counter (CTR)）；4.密码反馈模式（Cipher FeedBack (CFB)）；5.输出反馈模式（Output FeedBack (OFB)）。
以下逐一介绍一下：
1.电码本模式（Electronic Codebook Book (ECB)
这种模式是将整个明文分成若干段相同的小段，然后对每一小段进行加密。
2.密码分组链接模式（Cipher Block Chaining (CBC)）
这种模式是先将明文切分成若干小段，然后每一小段与初始块或者上一段的密文段进行异或运算后，再与密钥进行加密。
3.计算器模式（Counter (CTR)）
计算器模式不常见，在CTR模式中， 有一个自增的算子，这个算子用密钥加密之后的输出和明文异或的结果得到密文，相当于一次一密。这种加密方式简单快速，安全可靠，而且可以并行加密，但是在计算器不能维持很长的情况下，密钥只能使用一次。CTR的示意图如下所示：
4.密码反馈模式（Cipher FeedBack (CFB)）
这种模式较复杂。
5.输出反馈模式（Output FeedBack (OFB)）
这种模式较复杂。
以下附上C++源代码：
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/** *@autho stardust *@time 2013-10-10 *@param 实现AES五种加密模式的测试 */ #include <iostream> using namespace std; //加密编码过程函数,16位1和0 int dataLen = 16; //需要加密数据的长度 int encLen = 4; //加密分段的长度 int encTable[4] = {1,0,1,0}; //置换表 int data[16] = {1,0,0,1,0,0,0,1,1,1,1,1,0,0,0,0}; //明文 int ciphertext[16]; //密文 //切片加密函数 void encode(int arr[]) { for(int i=0;i<encLen;i++) { arr[i] = arr[i] ^ encTable[i]; } } //电码本模式加密，4位分段 void ECB(int arr[]) { //数据明文切片 int a[4][4]; int dataCount = 0; //位置变量 for(int k=0;k<4;k++) { for(int t=0;t<4;t++) { a[k][t] = data[dataCount]; dataCount++; } } dataCount = 0;//重置位置变量 for(int i=0;i<dataLen;i=i+encLen) { int r = i/encLen;//行 int l = 0;//列 int encQue[4]; //编码片段 for(int j=0;j<encLen;j++) { encQue[j] = a[r][l]; l++; } encode(encQue); //切片加密 //添加到密文表中 for(int p=0;p<encLen;p++) { ciphertext[dataCount] = encQue[p]; dataCount++; } } cout<<"ECB加密的密文为："<<endl; for(int t1=0;t1<dataLen;t1++) //输出密文 { if(t1!=0 && t1%4==0) cout<<endl; cout<<ciphertext[t1]<<" "; } cout<<endl; cout<<"---------------------------------------------"<<endl; } //CBC //密码分组链接模式，4位分段 void CCB(int arr[]) { //数据明文切片 int a[4][4]; int dataCount = 0; //位置变量 for(int k=0;k<4;k++) { for(int t=0;t<4;t++) { a[k][t] = data[dataCount]; dataCount++; } } dataCount = 0;//重置位置变量 int init[4] = {1,1,0,0}; //初始异或运算输入 //初始异或运算 for(int i=0;i<dataLen;i=i+encLen) { int r = i/encLen;//行 int l = 0;//列 int encQue[4]; //编码片段 //初始化异或运算 for(int k=0;k<encLen;k++) { a[r][k] = a[r][k] ^ init[k]; } //与Key加密的单切片 for(int j=0;j<encLen;j++) { encQue[j] = a[r][j]; } encode(encQue); //切片加密 //添加到密文表中 for(int p=0;p<encLen;p++) { ciphertext[dataCount] = encQue[p]; dataCount++; } //变换初始输入 for(int t=0;t<encLen;t++) { init[t] = encQue[t]; } } cout<<"CCB加密的密文为："<<endl; for(int t1=0;t1<dataLen;t1++) //输出密文 { if(t1!=0 && t1%4==0) cout<<endl; cout<<ciphertext[t1]<<" "; } cout<<endl; cout<<"---------------------------------------------"<<endl; } //CTR //计算器模式，4位分段 void CTR(int arr[]) { //数据明文切片 int a[4][4]; int dataCount = 0; //位置变量 for(int k=0;k<4;k++) { for(int t=0;t<4;t++) { a[k][t] = data[dataCount]; dataCount++; } } dataCount = 0;//重置位置变量 int init[4][4] = {{1,0,0,0},{0,0,0,1},{0,0,1,0},{0,1,0,0}}; //算子表 int l = 0; //明文切片表列 //初始异或运算 for(int i=0;i<dataLen;i=i+encLen) { int r = i/encLen;//行 int encQue[4]; //编码片段 //将算子切片 for(int t=0;t<encLen;t++) { encQue[t] = init[r][t]; } encode(encQue); //算子与key加密 //最后的异或运算 for(int k=0;k<encLen;k++) { encQue[k] = encQue[k] ^ a[l][k]; } l++; //添加到密文表中 for(int p=0;p<encLen;p++) { ciphertext[dataCount] = encQue[p]; dataCount++; } } cout<<"CTR加密的密文为："<<endl; for(int t1=0;t1<dataLen;t1++) //输出密文 { if(t1!=0 && t1%4==0) cout<<endl; cout<<ciphertext[t1]<<" "; } cout<<endl; cout<<"---------------------------------------------"<<endl; } //CFB //密码反馈模式，4位分段 void CFB(int arr[]) { //数据明文切片,切成2 * 8 片 int a[8][2]; int dataCount = 0; //位置变量 for(int k=0;k<8;k++) { for(int t=0;t<2;t++) { a[k][t] = data[dataCount]; dataCount++; } } dataCount = 0; //恢复初始化设置 int lv[4] = {1,0,1,1}; //初始设置的位移变量 int encQue[2]; //K的高两位 int k[4]; //K for(int i=0;i<2 * encLen;i++) //外层加密循环 { //产生K for(int vk=0;vk<encLen;vk++) { k[vk] = lv[vk]; } encode(k); for(int k2=0;k2<2;k2++) { encQue[k2] = k[k2]; } //K与数据明文异或产生密文 for(int j=0;j<2;j++) { ciphertext[dataCount] = a[dataCount/2][j] ^ encQue[j]; dataCount++; } //lv左移变换 lv[0] = lv[2]; lv[1] = lv[3]; lv[2] = ciphertext[dataCount-2]; lv[3] = ciphertext[dataCount-1]; } cout<<"CFB加密的密文为："<<endl; for(int t1=0;t1<dataLen;t1++) //输出密文 { if(t1!=0 && t1%4==0) cout<<endl; cout<<ciphertext[t1]<<" "; } cout<<endl; cout<<"---------------------------------------------"<<endl; } //OFB //输出反馈模式，4位分段 void OFB(int arr[]) { //数据明文切片,切成2 * 8 片 int a[8][2]; int dataCount = 0; //位置变量 for(int k=0;k<8;k++) { for(int t=0;t<2;t++) { a[k][t] = data[dataCount]; dataCount++; } } dataCount = 0; //恢复初始化设置 int lv[4] = {1,0,1,1}; //初始设置的位移变量 int encQue[2]; //K的高两位 int k[4]; //K for(int i=0;i<2 * encLen;i++) //外层加密循环 { //产生K for(int vk=0;vk<encLen;vk++) { k[vk] = lv[vk]; } encode(k); for(int k2=0;k2<2;k2++) { encQue[k2] = k[k2]; } //K与数据明文异或产生密文 for(int j=0;j<2;j++) { ciphertext[dataCount] = a[dataCount/2][j] ^ encQue[j]; dataCount++; } //lv左移变换 lv[0] = lv[2]; lv[1] = lv[3]; lv[2] = encQue[0]; lv[3] = encQue[1]; } cout<<"CFB加密的密文为："<<endl; for(int t1=0;t1<dataLen;t1++) //输出密文 { if(t1!=0 && t1%4==0) cout<<endl; cout<<ciphertext[t1]<<" "; } cout<<endl; cout<<"---------------------------------------------"<<endl; } void printData() { cout<<"以下示范AES五种加密模式的测试结果："<<endl; cout<<"---------------------------------------------"<<endl; cout<<"明文为："<<endl; for(int t1=0;t1<dataLen;t1++) //输出密文 { if(t1!=0 && t1%4==0) cout<<endl; cout<<data[t1]<<" "; } cout<<endl; cout<<"---------------------------------------------"<<endl; } int main() { printData(); ECB(data); CCB(data); CTR(data); CFB(data); OFB(data); return 0; } |
