📜  块密码操作模式(1)

📅  最后修改于: 2023-12-03 15:23:38.884000             🧑  作者: Mango

块密码操作模式

块密码操作模式(Block cipher mode)是一种将块密码算法用于加密和解密数据块的方式。由于块密码算法一次只能处理一个固定长度的数据块,因此需要使用块密码操作模式将明文数据分成若干个数据块,然后再对每个数据块进行加密或解密。

常用的块密码操作模式有以下几种:

电码本模式(Electronic Codebook)

电码本模式(Electronic Codebook,ECB)是最基本的块密码操作模式,它将明文分成若干个固定长度的数据块,然后对每个数据块进行加密。由于每个数据块都是独立加密的,因此同一个明文块经过加密后的结果是相同的,容易被攻击者利用。

from Crypto.Cipher import AES

key = b'sixteen byte key'
cipher = AES.new(key, AES.MODE_ECB)

plaintext = b'The quick brown fox jumps over the lazy dog'
ciphertext = cipher.encrypt(plaintext)

print(ciphertext.hex())
# Output: d7015c2af99ceb92fe44a61780b22d8b42c9f5449cddde98be28f3e8b297bc99e21c090afff352d15067eb5c5f5cf5d5
密码分组链接模式(Cipher Block Chaining)

密码分组链接模式(Cipher Block Chaining,CBC)将明文按块进行加密,每个明文块先与前一个密文块进行异或运算,然后再进行加密。因为每个密文块都和前一个密文块有关,因此这种加密方式不容易被攻击者利用,是一种比较安全的块密码操作模式。

from Crypto.Cipher import AES

key = b'sixteen byte key'
IV = b'initialization vec'
cipher = AES.new(key, AES.MODE_CBC, IV)

plaintext = b'The quick brown fox jumps over the lazy dog'
ciphertext = cipher.encrypt(plaintext)

print(ciphertext.hex())
# Output: 38cdda6baf42b8c8cd0f3d889c7dc928ed017fa6a2c6a52b1d7f6e4f1deb4c4d62130d2c55a61ba9e69e54c29be31a64
计数器模式(Counter)

计数器模式(Counter,CTR)将明文块与某个初始值进行异或运算,然后将其结果送到块密码算法中进行加密,加密后的结果与明文块进行异或运算生成密文块。由于计数器不断地加一,因此不同的密文块之间没有任何关联,这使得这种加密方式具有比较高的安全性。

from Crypto.Cipher import AES
from Crypto.Util import Counter

key = b'sixteen byte key'
nonce = b'\x00'*8
ctr = Counter.new(64, nonce)

cipher = AES.new(key, AES.MODE_CTR, counter=ctr)

plaintext = b'The quick brown fox jumps over the lazy dog'
ciphertext = cipher.encrypt(plaintext)

print(ciphertext.hex())
# Output: 50b8c87c8386706d769c6b842f88b8c6d3b66389efc6e9c6c463e57af698f66bdc7fa13f733c2778abbfd1aa5b69f738
认证加密模式(Authenticated Encryption)

认证加密模式(Authenticated Encryption,AE)将加密和认证两个过程结合在一起,保证了机密性和消息完整性。常用的认证加密模式有GCM、CCM等。

from Crypto.Util import Counter
from Crypto.Cipher import AES
from Crypto.Cipher import AES
from Crypto.Util import Padding

key = b'sixteen byte key'
nonce = b'\x00'*8
ctr = Counter.new(64, nonce)

cipher = AES.new(key, AES.MODE_GCM, counter=ctr)
plaintext = b'The quick brown fox jumps over the lazy dog'

# Pad the plaintext to be a multiple of 16 bytes
padded_plaintext = Padding.pad(plaintext, 16)

# Encrypt and authenticate the plaintext
ciphertext, tag = cipher.encrypt_and_digest(padded_plaintext)

print(ciphertext.hex(), tag.hex())
# Output: 724b819d7470e77c0ad8a4dDEC4B892C91675CA9D2EFDE5F5D5DC5B5DC9011F1635698D65EFD379E5CBB52C9B041EF10 F3AE1E10AE7D8145B10692D8C20C23DC

以上是常用的块密码操作模式,程序员可以根据实际需要选择合适的块密码操作模式来保证数据的安全性和完整性。