3.6 对称密码的工作模式

• 学习目标：

     

1.了解加密算法引入工作模式的必要性。

2.掌握密文分组链接模式(CBC)的工作原理。

3.掌握随机计数器模式(CTR)的工作原理。

• 学习内容：

1.加密算法引入工作模式的必要性：加密算法具有确定性，即当用同一秘钥k加密多个消息时，如果加密后两个密文完全相同，则它们对应的明文也完全相同。为了满足安全加密要求，必须保证不能根据密文推断出关于明文的任何信息。确定性的加密算法不能直接用于加密。信息加密必须引入具有随机性的工作模式。

2.密文分组链接模式(CBC)的基本思想：每加密一个消息M，首先随机生成一个初始向量IV。第一个明文分组m[0]与IV异或后代人加密算法，之后的明文分组在被加密前，先和上一分组的密文进行异或运算。

该工作模式引入两个随机性：由于IV不同，同一密钥加密两个相同的信息，产生的密文不一样。同一次加密的两个相同的明文分组所产生的密文分组不同。只能进行串行计算，即必须处理完当前分组后，才能处理后续分组。

3.随机计数器模式(CTR)的基本思想：采用流密码的设计思想，利用伪随机函数F来产生伪随机秘钥流，并与明文进行异或计算明文。每加密一个消息M，首先随机生成一个初始向量IV。作为一个计算器，每加密一个分组，IV都要加1.每个明文分组与F函数的相应输出进行异或，从而得到相应的密文。随机CTR模式可以并行计算，即多个分组可以同时进行加解密。

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注意点：

对称密码引入工作模式的主要原因是，引入随机性，增强系统的安全性。

课后练习：

1.分析对比密文分组链接模式和随机计数器模式。