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图解密码技术-OFB模式

常见的分组密码以及特点

常见的分组密码有DES、AES、SM4、Blowfish等。

分组密码的特点

  1. 分组长度固定，常见的块长度有64位、128位、256位等

  2. 可以将数据进行分组，切割为不同的数据块，每一块数据单独处理加密

  3. 使用对称密钥，加解密使用的是同一个密钥

  4. 加解密算法是确定的，相同的明文、密钥和加密算法会产生相同的密文

分组密码的工作模式

分组密码算法只能加密固定长度的分组，但是我们需要加密的明文可能会超过分组密码分组的长度，这时候就需要对明文进行切割，分成几组分别进行加密，直到所有的明文加密完成。这种方式就称之为分组密码的模式。

分组密码的主要模式

  1. ECB模式：(Electronic CodeBook mode) 电子密码本模式
  2. CBC模式：(Cipher Block Chaining mode) 密码分组链接模式
  3. CFB模式：(Cipher FeedBack mode) 密文反馈模式
  4. OFB模式：(Output FeedBack mode)输出反馈模式
  5. CTR模式：(CounTeR mode) 计数器模式

今天来了解一下OFB模式

OFB模式（Output Feedback Mode）

OFB模式我们称之为密文反馈模式。它的工作原理跟CFB模式非常相似，但是OCB模式是利用前一个密文块来作为下一次加密的密钥。如图所示

image-20230815215333577

在看一下CFB模式的图

image-20230810223911494

下面是书中对这两种模式区别的介绍

OFB 模式和CFB模式的区别仅仅在于密码算法的输入。ps:我没懂….

CFB 模式中，密码算法的输入是前一个密文分组，也就是将密文分组反馈到密码算法中，因此得名“密文反馈模式”

相对的，OFB模式中，密码算法的输入则是密码算法的前一个输出。也就是将输出反馈给密码算法。因此得名“输出反馈模式”

上面的两段话，我读了很多遍。有一个疑问是：OFB模式中，密码算法的输入则是密码算法的前一个输出。这句话怎么理解呢？

OFB模式的加密过程是:

  1. 首先利用初始化向量IV进行一次加密运算,生成第一个密钥流块K1。
  2. 将密钥流块K1与第一个明文块P1进行异或,得到第一个密文块C1。
  3. 将刚刚生成的密文块C1再次进行加密,生成下一个密钥流块K2。
  4. K2同第二个明文块P2进行异或,生成密文块C2。
  5. 依此类推,重复步骤3和4,直到全部明文加密完毕。

JAVA 代码实现OFB模式加密和解密

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package com.yt.mvcframework.v2.OFBDemo;

import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.KeyGenerator;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.spec.IvParameterSpec;

public class OFBEncrypt {

public static void main(String[] args) throws Exception {

    /*
    OFB模式加密示意图:

    +------------+  +------------+
    |            |  |            |
    |   明文P1   |  |   密钥流   |
    |            |  |     K1     |
    +----+-------+  +------+-----+
         |               |
         |               |
         |               |
    +----v-------+       |
    |            |       |
    |   密文C1   <-------+
    |            |
    +------------+

    */

        // 1. 生成AES密钥
        KeyGenerator kg = KeyGenerator.getInstance("AES");
        SecretKey key = kg.generateKey();

        // 2. 初始化一个全零的IV
        IvParameterSpec iv = new IvParameterSpec(new byte[16]);

        // 3. 获取Cipher实例,指定OFB模式
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/OFB/NoPadding");

        // 4. 初始化Cipher为加密模式,使用key和iv
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key, iv);

        // 5. 明文
        byte[] plaintext = "Hello World".getBytes();

        // 6. 加密明文,得到密文
        byte[] ciphertext = cipher.doFinal(plaintext);

        System.out.println("OFB Encryption: " + new String(ciphertext));
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key, iv);
        byte[] decrypted = cipher.doFinal(ciphertext);
        System.out.println("OFB Decryption: " + new String(decrypted));
    }

}
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