AES五種加密模式（CBC、ECB、CTR、OCF、CFB）

時間  2019-11-11
標籤 aes 五種 加密 模式 cbc ecb ctr ocf cfb 欄目 系統安全 简体版
原文   原文鏈接
分組密碼有五種工做體制：1. 電碼本模式（Electronic Codebook Book (ECB)）；2.密碼分組連接模式（Cipher Block Chaining (CBC)）；3.計算器模式（Counter (CTR)）；4.密碼反饋模式（Cipher FeedBack (CFB)）；5.輸出反饋模式（Output FeedBack (OFB)）。
如下逐一介紹一下：
1.電碼本模式（Electronic Codebook Book (ECB)
    這種模式是將整個明文分紅若干段相同的小段，而後對每一小段進行加密。
 
2.密碼分組連接模式（Cipher Block Chaining (CBC)）
    這種模式是先將明文切分紅若干小段，而後每一小段與初始塊或者上一段的密文段進行異或運算後，再與密鑰進行加密。
 
3.計算器模式（Counter (CTR)）
        計算器模式不常見，在CTR模式中， 有一個自增的算子，這個算子用密鑰加密以後的輸出和明文異或的結果獲得密文，至關於一次一密。這種加密方式簡單快速，安全可靠，並且能夠並行加密，可是 在計算器不能維持很長的狀況下，密鑰只能使用一次 。CTR的示意圖以下所示：
 
 
4.密碼反饋模式（Cipher FeedBack (CFB)）
    這種模式較複雜。
 
 
5.輸出反饋模式（Output FeedBack (OFB)）
    這種模式較複雜。
 
如下附上C++源代碼： 
/**
*@autho stardust
*@time 2013-10-10
*@param 實現AES五種加密模式的測試
*/
#include <iostream>
using namespace std;

//加密編碼過程函數,16位1和0
int dataLen = 16;   //須要加密數據的長度
int encLen = 4;     //加密分段的長度
int encTable[4] = {1,0,1,0};  //置換表
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

//切片加密函數
void encode(int arr[])
{
    for(int i=0;i<encLen;i++)
    {
        arr[i] = arr[i] ^ encTable[i];
    }
}

//電碼本模式加密，4位分段
void ECB(int arr[])
{
    //數據明文切片
    int a[4][4];
    int dataCount = 0;  //位置變量
    for(int k=0;k<4;k++)
    {
        for(int t=0;t<4;t++)
        {
            a[k][t] = data[dataCount];
            dataCount++;
        }
    }
    dataCount = 0;//重置位置變量
    for(int i=0;i<dataLen;i=i+encLen)
    {
        int r = i/encLen;//行
        int l = 0;//列
        int encQue[4]; //編碼片斷
        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加密的密文爲："<<endl;
    for(int t1=0;t1<dataLen;t1++) //輸出密文
    {
        if(t1!=0 && t1%4==0)
            cout<<endl;
        cout<<ciphertext[t1]<<" ";
    }
    cout<<endl;
    cout<<"---------------------------------------------"<<endl;
}

//CBC
//密碼分組連接模式，4位分段
void CCB(int arr[])
{
    //數據明文切片
    int a[4][4];
    int dataCount = 0;  //位置變量
    for(int k=0;k<4;k++)
    {
        for(int t=0;t<4;t++)
        {
            a[k][t] = data[dataCount];
            dataCount++;
        }
    }
    dataCount = 0;//重置位置變量

    int init[4] = {1,1,0,0};  //初始異或運算輸入
    //初始異或運算
    for(int i=0;i<dataLen;i=i+encLen)
    {
        int r = i/encLen;//行
        int l = 0;//列
        int encQue[4]; //編碼片斷
        //初始化異或運算
        for(int k=0;k<encLen;k++)
        {
            a[r][k] = a[r][k] ^ init[k];
        }
         //與Key加密的單切片
        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++;
        }
        //變換初始輸入
        for(int t=0;t<encLen;t++)
        {
            init[t] = encQue[t];
        }
    }


    cout<<"CCB加密的密文爲："<<endl;
    for(int t1=0;t1<dataLen;t1++) //輸出密文
    {
        if(t1!=0 && t1%4==0)
            cout<<endl;
        cout<<ciphertext[t1]<<" ";
    }
    cout<<endl;
    cout<<"---------------------------------------------"<<endl;
}

//CTR
//計算器模式，4位分段
void CTR(int arr[])
{
    //數據明文切片
    int a[4][4];
    int dataCount = 0;  //位置變量
    for(int k=0;k<4;k++)
    {
        for(int t=0;t<4;t++)
        {
            a[k][t] = data[dataCount];
            dataCount++;
        }
    }
    dataCount = 0;//重置位置變量

    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
    //初始異或運算
    for(int i=0;i<dataLen;i=i+encLen)
    {
        int r = i/encLen;//行
        int encQue[4]; //編碼片斷
        //將算子切片
        for(int t=0;t<encLen;t++)
        {
            encQue[t] = init[r][t];
        }
        encode(encQue); //算子與key加密
        //最後的異或運算
        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加密的密文爲："<<endl;
    for(int t1=0;t1<dataLen;t1++) //輸出密文
    {
        if(t1!=0 && t1%4==0)
            cout<<endl;
        cout<<ciphertext[t1]<<" ";
    }
    cout<<endl;
    cout<<"---------------------------------------------"<<endl;
}

//CFB
//密碼反饋模式，4位分段
void CFB(int arr[])
{
    //數據明文切片,切成2 * 8 片
    int a[8][2];
    int dataCount = 0;  //位置變量
    for(int k=0;k<8;k++)
    {
        for(int t=0;t<2;t++)
        {
            a[k][t] = data[dataCount];
            dataCount++;
        }
    }
    dataCount = 0;  //恢復初始化設置
    int lv[4] = {1,0,1,1};  //初始設置的位移變量
    int encQue[2]; //K的高兩位
    int k[4]; //K

    for(int i=0;i<2 * encLen;i++) //外層加密循環
    {
        //產生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與數據明文異或產生密文
        for(int j=0;j<2;j++)
        {
            ciphertext[dataCount] = a[dataCount/2][j] ^ encQue[j];
            dataCount++;
        }
        //lv左移變換
        lv[0] = lv[2];
        lv[1] = lv[3];
        lv[2] = ciphertext[dataCount-2];
        lv[3] = ciphertext[dataCount-1];
    }

    cout<<"CFB加密的密文爲："<<endl;
    for(int t1=0;t1<dataLen;t1++) //輸出密文
    {
        if(t1!=0 && t1%4==0)
            cout<<endl;
        cout<<ciphertext[t1]<<" ";
    }
    cout<<endl;
    cout<<"---------------------------------------------"<<endl;
}

//OFB
//輸出反饋模式，4位分段
void OFB(int arr[])
{
    //數據明文切片,切成2 * 8 片
    int a[8][2];
    int dataCount = 0;  //位置變量
    for(int k=0;k<8;k++)
    {
        for(int t=0;t<2;t++)
        {
            a[k][t] = data[dataCount];
            dataCount++;
        }
    }
    dataCount = 0;  //恢復初始化設置
    int lv[4] = {1,0,1,1};  //初始設置的位移變量
    int encQue[2]; //K的高兩位
    int k[4]; //K

    for(int i=0;i<2 * encLen;i++) //外層加密循環
    {
        //產生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與數據明文異或產生密文
        for(int j=0;j<2;j++)
        {
            ciphertext[dataCount] = a[dataCount/2][j] ^ encQue[j];
            dataCount++;
        }
        //lv左移變換
        lv[0] = lv[2];
        lv[1] = lv[3];
        lv[2] = encQue[0];
        lv[3] = encQue[1];
    }

    cout<<"CFB加密的密文爲："<<endl;
    for(int t1=0;t1<dataLen;t1++) //輸出密文
    {
        if(t1!=0 && t1%4==0)
            cout<<endl;
        cout<<ciphertext[t1]<<" ";
    }
    cout<<endl;
    cout<<"---------------------------------------------"<<endl;
}


void printData()
{
    cout<<"如下示範AES五種加密模式的測試結果："<<endl;
    cout<<"---------------------------------------------"<<endl;
    cout<<"明文爲："<<endl;
    for(int t1=0;t1<dataLen;t1++) //輸出密文
    {
        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;
}
相關文章
相關標籤/搜索
每日一句
    每一个你不满意的现在，都有一个你没有努力的曾经。
本站公眾號
   歡迎關注本站公眾號,獲取更多信息
聯繫我們 最近搜索 最新文章 沪ICP备13005482号-10 MyBatis教程 SQL 教程 MySQL教程 Java 教程 Thymeleaf 教程 Hibernate教程 Spring教程 Redis教程