分组密码（块密码）复习笔记
一、定义
分组密码是一种满足映射关系 $V_n \times K \to V_m$ 的密码算法：
将 n 维明文向量空间，在密钥空间 $K$ 的作用下，变换为 m 维密文向量空间。
- 本质：对 n 字长数字序列 进行代换的密码。
二、典型算法
- 国际标准：DES、3DES、AES
- 国密算法：SM4、SM1、SM7
三、核心结构
- SP 结构：由代换层（S盒）和置换层（P盒）交替组成的基础结构。
- Feistel 结构：由香农提出，是 SP 结构的一种特殊形式，也是很多经典分组密码（如 DES）的核心结构。
四、安全性设计原则
- 扩散（Diffusion）：让明文的每一位变化，尽可能影响到更多的密文位，隐藏明文的统计特性。
- 混淆（Confusion）：让密钥和密文之间的关系变得复杂，攻击者无法通过密文直接推导出密钥信息。
五、与流密码的核心区别
| 特性 | 分组密码（块密码） | 流密码 |
|---|---|---|
| 处理方式 | 按块变换（将明文分成固定长度的组，逐组加密） | 按位/逐字节变换（明文与密钥流按位异或） |
| 核心特点 | 依赖复杂的分组运算和多轮迭代 | 依赖密钥流生成器，算法结构相对简单 |
六、常见工作模式
- ECB 电子密码本模式
- 特点：每个明文块独立加密，相同明文块得到相同密文块，安全性最低，不推荐用于加密长数据。
- CBC 密码分组链接模式
- 特点：前一个密文块参与下一个明文块的加密，引入了初始向量（IV），隐藏了明文的模式，是常用的安全模式。
- CFB 密码反馈模式
- 特点：将分组密码转化为流密码，可按字节/比特处理数据，适合处理长度不确定的数据流。
- OFB 输出反馈模式
- 特点：将分组密码转化为同步流密码，密钥流与明文无关，加密/解密对称，传输错误不会传播。
- CTR 计数器模式
- 特点：将分组密码用作流密码，通过计数器生成密钥流，支持并行加密/解密，效率高，是现代应用中推荐的模式。
💡 补充小贴士：
- Feistel 结构的优势在于加解密结构对称，硬件实现成本低；而 AES 采用的是无 Feistel 的 SP 网络结构，安全性更高、速度更快。
- 实际应用中，ECB 模式因为安全性太差，基本被淘汰；目前主流的安全选择是 CBC（需配合MAC保证完整性）或 CTR 模式。
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