DES加密模式詳解
http://www.cnblogs.com/Lawson/archive/2012/05/20/2510781.html
http://www.blogjava.net/wayne/archive/2011/05/23/350879.html
加密算法常見的有ECB模式和CBC模式：
ECB模式：電子密本方式，這是JAVA封裝的DES算法的默認模式，就是將數據按照8個字節一段進行DES加密或解密得到一段8個字節的密文或者明文，最后一段不足8個字節，則補足8個字節（注意：這里就涉及到數據補位了）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。
CBC模式：密文分組鏈接方式，這是.NET封裝的DES算法的默認模式，它比較麻煩，加密步驟如下：
1、首先將數據按照8個字節一組進行分組得到D1D2......Dn（若數據不是8的整數倍，就涉及到數據補位了）
2、第一組數據D1與向量I異或后的結果進行DES加密得到第一組密文C1（注意：這里有向量I的說法，ECB模式下沒有使用向量I）
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DES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。
數據補位一般有NoPadding和PKCS7Padding(JAVA中是PKCS5Padding)填充方式，PKCS7Padding和PKCS5Padding實際只是協議不一樣，根據相關資料說明：PKCS5Padding明確定義了加密塊是8字節，PKCS7Padding加密快可以是1-255之間。但是封裝的DES算法默認都是8字節，所以可以認為他們一樣。數據補位實際是在數據不滿8字節的倍數，才補充到8字節的倍數的填充過程。
NoPadding填充方式：算法本身不填充，比如.NET的padding提供了有None，Zeros方式，分別為不填充和填充0的方式。
PKCS7Padding（PKCS5Padding）填充方式：為.NET和JAVA的默認填充方式，對加密數據字節長度對8取余為r，如r大於0，則補8-r個字節，字節為8-r的值；如果r等於0，則補8個字節8。比如：
加密字符串為為AAA，則補位為AAA55555;加密字符串為BBBBBB，則補位為BBBBBB22；加密字符串為CCCCCCCC，則補位為CCCCCCCC88888888。
互聯網的軟件設計一定少不了加密算法，並且大量使用的都會是對稱加密，比較常見的對稱加密有：DES、3DES、RC4、AES等等；
加密算法都有幾個共同的要點：
- 密鑰長度；（關系到密鑰的強度）
- 加密模式；（ecb、cbc等等）
- 塊加密算法里的填充方式區分；
對於加密模式，很多同學還不清楚，比如DES，也會有ECB、CBC等不同的區分，它們都是標准的；
Windows加密庫中，默認則是CBC模式，也可以手工設置；
Openssl庫要更明顯一點，它的函數名里面就寫明了，比如：DES_ncbc_encrypt，一看就知道是cbc模式；
JAVA里面也比較清楚：Cipher c = Cipher.getInstance(”DES/CBC/PKCS5Padding”); 也可以看到是CBC模式
各種加密模式有什么不同呢：（為了方便，這里的加密key都取64位）
電子密碼本模式ECB:
最古老,最簡單的模式，將加密的數據分成若干組，每組的大小跟加密密鑰長度相同；
然后每組都用相同的密鑰加密, 比如DES算法, 如果最后一個分組長度不夠64位,要補齊64位；
定義:
Enc(X,Y)是加密函數
Dec(X,Y)是解密函數
Key是加密密鑰；
Pi ( i = 0,1…n)是明文塊，大小為64bit；
Ci ( i = 0,1…n)是密文塊，大小為64bit;
ECB加密算法可表示為：
Ci = Enc(Key, Pi)
ECB解密算法可以表示為：
Pi = Dec(Key,Ci)
算法 特點:
- 每次Key、明文、密文的長度都必須是64位；
- 數據塊重復排序不需要檢測；
- 相同的明文塊(使用相同的密鑰)產生相同的密文塊，容易遭受字典攻擊；
- 一個錯誤僅僅會對一個密文塊產生影響；
加密塊鏈模式CBC:
與ECB模式最大的不同是加入了初始向量
定義：
Enc(X,Y)是加密函數
Dec(X,Y)是解密函數
Key是加密密鑰；
Pi ( i = 0,1…n)是明文塊，大小為64bit；
Ci ( i = 0,1…n)是密文塊，大小為64bit;
XOR(X,Y)是異或運算；
IV是初始向量（一般為64位）；
ECB加密算法可表示為：
C0 = Enc(Key, XOR(IV, P0)
Ci = Enc(Key, XOR(Ci-1, Pi)
ECB解密算法可以表示為：
P0 = XOR(IV, Dec(Key, C0))
Pi = XOR(Ci-1, Dec(Key,Ci))
算法特點:
- 每次加密的密文長度為64位(8個字節);
- 當相同的明文使用相同的密鑰和初始向量的時候CBC模式總是產生相同的密文;
- 密文塊要依賴以前的操作結果,所以，密文塊不能進行重新排列;
- 可以使用不同的初始化向量來避免相同的明文產生相同的密文,一定程度上抵抗字典攻擊;
- 一個錯誤發生以后,當前和以后的密文都會被影響;
加密反饋模式CFB:
加密反饋模式克服了需要等待8個字節才能加密的缺點，它采用了分組密碼作為流密碼的密鑰流生成器；
定義：
Enc(X,Y)是加密函數
Dec(X,Y)是解密函數
Key是加密密鑰；
Pi ( i = 0,1…n)是明文塊，大小為64bit；
Ci ( i = 0,1…n)是密文塊，大小為64bit;
Si ( i = 0,1…n)，大小為8bit，n個連續的Si組成加密位移寄存器，一般n=8;
Oi = Enc(Key, Si);
Lef(x) 為取數據x的最左8個bit位；
A(x,y)為合並x左移8位，空位用y填充
CFB加密算法可表示為：
S0 = IV；
Oi = Enc(Key, Si);
Ci = XOR( Ci, Lef(Oi));
Si = A(Si-1, Ci);
CFB解密算法可表示為：
S0 = IV；
Oi = Enc(Key, Si);
Ci = XOR( Ci, Lef(Oi));
Si = A(Si-1, Ci);
圖示：
特點:
- 每次加密的Pi和Ci不大於64位;
- 加密算法和解密算法相同，不能適用於公鑰算法；
- 使用相同的密鑰和初始向量的時候，相同明文使用CFB模式加密輸出相同的密文;
- 可以使用不同的初始化變量使相同的明文產生不同的密文，防止字典攻擊;
- 加密強度依賴於密鑰長度;
- 加密塊長度過小時,會增加循環的數量,導致開銷增加;
- 加密塊長度應時8位的整數倍(即字節為單位);
- 一旦某位數據出錯,會影響目前和其后8個塊的數據;
輸出反饋模式OFB:
與CFB模式不同之處在於, 加密位移寄存器與密文無關了,僅與加密key和加密算法有關；
做法是不再把密文輸入到加密移位寄存器，而是把輸出的分組密文（Oi）輸入到一位寄存器；
定義：
Enc(X,Y)是加密函數
Dec(X,Y)是解密函數
Key是加密密鑰；
Pi ( i = 0,1…n)是明文塊，大小為64bit；
Ci ( i = 0,1…n)是密文塊，大小為64bit;
Si ( i = 0,1…n)，大小為8bit，n個連續的Si組成加密位移寄存器，一般n=8;
Oi = Enc(Key, Si);
Lef(x) 為取數據x的最左8個bit位；
A(x,y)為合並x左移8位，空位用y填充
CFB加密算法可表示為：
S0 = IV；
Oi = Enc(Key, Si);
Ci = XOR( Ci, Lef(Oi));
Si = A(Si-1, Oi); 注意這里與CFB模式的不同
CFB解密算法可表示為：
S0 = IV；
Oi = Enc(Key, Si);
Ci = XOR( Ci, Lef(Oi));
Si = A(Si-1, Oi);
特點:
- 與CFB類似,以下都是不同之處;
- 因為密文沒有參與鏈操作，所以使得OFB模式更容易受到攻擊；
- 不會進行錯誤傳播，某位密文發生錯誤，只會影響該位對應的明文，而不會影響別的位；
- 不是自同步的，如果加密和解密兩個操作失去同步，那么系統需要重新初始化；
- 每次重新同步時，應使用不同的初始向量。可以避免產生相同的比特流，避免”已知明文”攻擊 ；
Windows API進行加密參數設置:
CryptGetKeyParam可以對HCRYPTKEY對象的各種參數進行查詢，包括加密模式、padding方式等；但這個函數不能用於查詢加密key的明文；
但如果需要看到真正加密的key是什么，則需要另外的API：CryptExportKey，選擇PLAINTEXTKEYBLOB方式進行導出可以得到key的明文；
使用加密要注意的地方:
當兩個封裝好的加密算法對8byte數據進行DES加密時，如果加密出來的結果是一樣的，千萬不要認為這兩個算法可以互換；
因為ECB模式，和向量全為0的CBC模式得到的密文前8byte，確實是一樣，但后面的密文就不一樣了；
使用加密以前確定你理解了它；
互聯網程序中加密模式的使用:
ECB是不推薦的方式，Key相同時，相同的明文在不同的時候產生相同的明文，容易遭到字典攻擊；
CBC由於加入了向量參數，一定程度上抵御了字典工具，但缺點也隨之而來，一旦中間一個數據出錯或丟失，后面的數據將受到影響；
CFB與CBC類似，好處是明文和密文不用是8bit的整數倍，中間一個數據出錯，只影響后面的幾個塊的數據；
OFB比CFB方式，一旦一個數據出錯，不會影響后面的數據，但安全性降低；
因此，推薦使用CFB方式，但每個數據包單獨加密，否則一個數據包丟失，需要做很多容錯處理；
當然，具體問題也要具體分析，對於只需要”特定安全性”①，不需要”計算安全性”以上的軟件，也可以使用ECB模式；