奇妙的安全旅行之DES算法（二）

hi，大家好，上一节我们详细介绍了对称加密算法DES的基本内容，由于明文的长度不固定，而加密算法只能处理特定长度的一块数据，所以就需要对比较长的明文进行分组后再加密，但是分组后，最后一组的长度可能又会出现位数长度不够的情况，所以就又需要根据填充模式来对最后一组报文进行填充。

对称加密的分组模式

对称加密一共有五种分组模式，下面我们来介绍一下。

1. ECB - Electronic Code Book, 电子密码本模式

优点：

简单，效率高
有利于并行计算
误差不会被传送

缺点：

密文有规律，容易被破解
可能对明文进行主动攻击

特性：

最后一个明文分组必须要填充
- des/3des -> 最后一个分组填充满8字节
- aes -> 最后一个分组填充满16字节
不需要初始化向量

ECB

2. CBC - Cipher Block Chaining, 密码块链模式（推荐使用）

优点：

不容易被攻击，安全性好
适合传输长度长的报文
是SSL、IPSec的标准

缺点：

不利于并行计算
误差会传递
需要初始化向量

特性:

最后一个明文分组需要填充
- des/3des -> 最后一个分组填充满8字节
- aes -> 最后一个分组填充满16字节
需要一个初始化向量 - 一个数组
- 数组的长度: 与明文分组相等
- 数据来源: 负责加密的人的提供的
- 加解密使用的初始化向量值必须相同

CBC

3. CFB - Cipher FeedBack, 密文反馈模式

优点：

隐藏了明文模式，密文没有规律
分组密码转化为流模式
可以及时加密传送小于分组的数据

缺点：

不利于并行计算
误差传递：一个明文单一损坏影响多个单元
需要初始化向量

特性: 明文分组是和一个数据流进行的按位异或操作, 最终生成了密文

需要一个初始化向量 - 一个数组
- 数组的长度: 与明文分组相等
- 数据来源: 负责加密的人的提供的
- 加解密使用的初始化向量值必须相同
不需要填充

CFB

4. OFB - Output-Feedback，输出反馈模式

优点：

隐藏了明文模式
分组密码转化为流模式
可以及时加密传送小于分组的数据

缺点：

不利于并行计算
对明文的主动攻击是可能的
误差传送：一个明文单元的损坏影响多个单元

特性: 密文没有规律，明文分组是和一个数据流进行的按位异或操作，最终生成了密文

需要一个初始化向量 - 一个数组
- 数组的长度: 与明文分组相等
- 数据来源: 负责加密的人的提供的
- 加解密使用的初始化向量值必须相同
不需要填充

OFB

5. CTR - CounTeR，计数器模式（重点，推荐使用）

特性：

密文没有规律，明文分组是和一个数据流进行的按位异或操作，最终生成了密文
不需要初始化向量
不需要填充

CTR

以上五种分组模式中，ECB模式很容易被破解，如今已经很少再使用，其余四种分组模式各有千秋。
但极力推荐CBC模式和CTR模式，尤其是CTR模式，不需要填充，代码实现起来很方便。而且加密和解密的方法是一样的，并且可以实现并发分组，效率高，安全性也有保障。

关于CBC模式中的向量：

在CBC（不光是DES算法）模式下，向量iv通过随机数（或伪随机）机制产生是一种比较常见的方法。iv的作用主要是用于产生密文的第一个block，以使最终生成的密文产生差异（明文相同的情况下），使密码攻击变得更为困难，除此之外iv并无其它用途。最大的好处是，即使相同的明文，相同的密钥，也能产生不同的密文。

对称加密的填充模式

数据填充常见的一般有四种，分别是：

NoPadding
PKCS5Padding (PKCS7Padding)
Zero Padding
ISO 10126 Padding

NoPadding

API或算法本身不对数据进行处理，加密数据由加密双方约定填补算法。例如若对字符串数据进行加解密，可以补充\0或者空格，解密后对数据进行trim 处理。

PKCS5Padding （PKCS7Padding）

PKCS5Padding 、PKCS7Padding分别为Java和.Net中的默认填充方式，PKCS5Padding和PKCS7Padding实际只是协议不一样，根据相关资料说明，PKCS5Padding明确定义了加密块是8字节，PKCS7Padding加密块可以是1-255之间。但是封装的DES算法默认都是8字节，所以可以认为他们是一样的。数据补位实际是在数据不满8字节的倍数，才补充到8字节的倍数的填充过程。

加密前：数据字节长度对8取余，余数为m，若m>0,则补足8-m个字节，字节数值为8-m，即差几个字节就补几个字节，字节数值即为补充的字节数，若为0则补充8个字节的8

解密后：取最后一个字节，值为m，则从数据尾部删除m个字节，剩余数据即为加密前的原文

比如：加密字符串为为AAA，差5个字节，则补位为AAA55555；加密字符串为BBBBBB，差2个字节，则补位为BBBBBB22；加密字符串为CCCCCCCC，差0个字节，则补位为CCCCCCCC88888888。