SM4分组密码算法的工作模式
字数 778 2025-11-02 00:38:44
SM4分组密码算法的工作模式
我将为您详细讲解SM4分组密码算法的工作模式。SM4是中国国家密码管理局发布的分组密码算法标准,采用128位分组长度和128位密钥长度。在实际应用中,我们需要使用工作模式来处理长于一个分组的消息。
电子密码本(ECB)模式
- 基本描述:将明文分成若干个128位分组,每个分组独立用SM4加密
- 加密过程:Ci = SM4_Encrypt(Pi, K)
- 解密过程:Pi = SM4_Decrypt(Ci, K)
- 安全问题:相同明文分组产生相同密文分组,不能隐藏数据模式
密码分组链接(CBC)模式
- 初始化向量:使用一个随机的128位初始向量IV
- 加密过程:Ci = SM4_Encrypt(Pi ⊕ Ci-1, K),其中C0 = IV
- 解密过程:Pi = SM4_Decrypt(Ci, K) ⊕ Ci-1
- 特点:每个密文分组依赖于所有先前的明文分组
密码反馈(CFB)模式
- 将分组密码转换为自同步的流密码
- 加密过程:Oi = SM4_Encrypt(Si, K),Ci = Pi ⊕ Oi的前s位
- 移位寄存器:Si由前一个密文移位组成
- 支持不同的反馈位数(1位、8位、64位、128位)
输出反馈(OFB)模式
- 产生密钥流,与明文异或
- 加密过程:Oi = SM4_Encrypt(Oi-1, K),Ci = Pi ⊕ Oi
- 初始化:O0 = IV
- 特点:错误不传播,但需要保证IV不重复使用
计数器(CTR)模式
- 使用计数器值而不是反馈机制
- 加密过程:Oi = SM4_Encrypt(Counteri, K),Ci = Pi ⊕ Oi
- 计数器管理:Counteri = IV + i,其中IV是随机数
- 优势:支持并行加密和解密
每种工作模式都有其特定的应用场景和安全性考虑,需要根据实际需求选择合适的工作模式。