Java對稱加密工作模式原理詳解

這篇文章主要介紹了Java對稱加密工作模式原理詳解,文中通過示例代碼介紹的非常詳細，對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值,需要的朋友可以參考下

對稱加密又分為分組加密和序列密碼。

分組密碼，也叫塊加密(block cyphers)，一次加密明文中的一個塊。是將明文按一定的位長分組，明文組經過加密運算得到密文組，密文組經過解密運算（加密運算的逆運算），還原成明文組。

序列密碼，也叫流加密(stream cyphers)，一次加密明文中的一個位。是指利用少量的密鑰（制亂元素）通過某種復雜的運算（密碼算法）產生大量的偽隨機位流，用于對明文位流的加密。

解密是指用同樣的密鑰和密碼算法及與加密相同的偽隨機位流，用以還原明文位流。

分組加密算法中，有ECB,CBC,CFB,OFB這幾種算法模式。

1)ECB(Electronic Code Book)/電碼本模式

ECB（電子密本方式）其實非常簡單，就是將數據按照8/16節一段進行加密或解密得到一段8/16個字節的密文或者明文，最后一段不足8/16個字節，按照需求補足8/16個字節進行計算，之后按照順序將計算所得的數據連在一起即可，各段數據之間互不影響。

優點：

1.簡單，有利于并行計算，誤差不會被傳送

缺點：

1.不能隱藏明文的模式

2.可能對明文進行主動攻擊

2)CBC(Cipher Block Chaining)/密文分組鏈接方式

CBC（密文分組鏈接方式）的實現機制使加密的各段數據之間有了聯系。其實現的機理如下：

加密步驟如下：

1）首先將數據按照8/16個字節一組進行分組得到D1D2......Dn（若數據不是8的整數倍，用指定的PADDING數據補位）

2）第一組數據D1與初始化向量I異或后的結果進行加密得到第一組密文C1

3）第二組數據D2與第一組的加密結果C1異或以后的結果進行加密，得到第二組密文C2

4）之后的數據以此類推，得到Cn

5）按順序連為C1C2C3......Cn即為加密結果。

解密是加密的逆過程，步驟如下：

1）首先將數據按照8/16個字節一組進行分組得到C1C2C3......Cn

2）將第一組數據進行解密后與初始化向量I進行異或得到第一組明文D1（注意：一定是先解密再異或）

3）將第二組數據C2進行解密后與第一組密文數據進行異或得到第二組數據D2

4）之后依此類推，得到Dn

5）按順序連為D1D2D3......Dn即為解密結果。

這里注意一點，解密的結果并不一定是我們原來的加密數據，可能還含有你補得位，一定要把補位去掉才是你的原來的數據。

優點：

1. 不容易主動攻擊,安全性好于ECB,適合傳輸長度長的報文,是SSL、IPSec的標準

缺點：

1. 發送方和接收方都需要知道初始化向量 IV
2.加密過程是串行的，無法被并行化(在解密時，從兩個鄰接的密文塊中即可得到一個平文塊。因此，解密過程可以被并行化)

3.誤差傳遞

3)Cipher Feedback (CFB)/密文反饋模式

密文反饋（CFB，Cipher feedback）模式類似于CBC，可以將塊密碼變為自同步的流密碼；工作過程亦非常相似，CFB的解密過程幾乎就是顛倒的CBC的加密過程：

需要使用一個與塊的大小相同的移位寄存器，并用IV將寄存器初始化。然后，將寄存器內容使用塊密碼加密，然后將結果的最高x位與平文的x進行異或，以產生密文的x位。下一步將生成的x位密文移入寄存器中，并對下面的x位平文重復這一過程。解密過程與加密過程相似，以IV開始，對寄存器加密，將結果的高x與密文異或，產生x位平文，再將密文的下面x位移入寄存器。

與CBC相似，平文的改變會影響接下來所有的密文，因此加密過程不能并行化；而同樣的，與CBC類似，解密過程是可以并行化的。

優點：

1.隱藏了明文模式

2.分組密碼轉化為流模式

3.可以及時加密傳送小于分組的數據

缺點:

1.不利于并行計算

2.誤差傳送：一個明文單元損壞影響多個單元

3.唯一的IV

4)Output Feedback (OFB)/輸出反饋模式

輸出反饋模式（Output feedback, OFB）可以將塊密碼變成同步的流密碼。它產生密鑰流的塊，然后將其與平文塊進行異或，得到密文。與其它流密碼一樣，密文中一個位的翻轉會使平文中同樣位置的位也產生翻轉。這種特性使得許多錯誤校正碼，例如奇偶校驗位，即使在加密前計算而在加密后進行校驗也可以得出正確結果。

每個使用OFB的輸出塊與其前面所有的輸出塊相關，因此不能并行化處理。然而，由于平文和密文只在最終的異或過程中使用，因此可以事先對IV進行加密，最后并行的將平文或密文進行并行的異或處理。

可以利用輸入全0的CBC模式產生OFB模式的密鑰流。這種方法十分實用，因為可以利用快速的CBC硬件實現來加速OFB模式的加密過程。

優點:

1.隱藏了明文模式

2.分組密碼轉化為流模式

3.可以及時加密傳送小于分組的數據

缺點:

1.不利于并行計算

2.對明文的主動攻擊是可能的

3.誤差傳送：一個明文單元損壞影響多個單元

以上就是本文的全部內容，希望對大家的學習有所幫助，也希望大家多多支持億速云。