密文窃取

✍ dations ◷ 2025-07-26 21:18:43 #密码算法

在密码学中,密文窃取(CTS)是一种使用分组密码操作模式的通用方法,该操作模式允许处理不能均匀分割成块的消息,而不会导致密文的扩展,代价是稍微增加了复杂性。

窃取密文是一种使用块密码加密明文的技术,不需要将消息填充到块大小的倍数,因此密文与明文的大小相同。

它通过更改消息的最后两个块的处理来实现这一点。 除了最后两个块之外,所有块的处理都保持不变,但是倒数第二个块的密文的一部分被"窃取 "了,用来填充最后一个明文块。 填充的最后一块,然后像往常一样加密。

最终密文的最后两个块,包括部分倒数第二块(删掉"窃取"部分)和完整的最后一块,它们的大小与原明文相同。

解密时要求首先解密最后一个块,然后将被“窃取”的密文恢复到倒数第二个块,然后可以像往常一样解密。

原则上,任何使用块密码的分组加密模式都可以使用,但流密码模式已经可以加密任意长度的消息无需填充,因此它们不能进行该操作。 与窃取密文相结合的常用加密方式有电子密码本(ECB)和密码块链接(CBC)。

为 ECB 模式而进行的密文窃取要求明文长度超过一个块。 当明文长度为一个或更少时, 一种可能的解决办法是,使用一种类似流密码的分组密码操作模式,如 CTR、 CFB 或 OFB 模式。

用于 CBC 模式的密文窃取不一定要求明文长于一个块。 在明文为一个或更少块长度的情况下,初始向量(IV)可以作为先前的密文块。 在这种情况下,必须将修改后的 IV 发送到接受者。 但这在发送密文时 IV 不能被发送者自由选择的情况下(例如,当 IV 是一个派生值或预先确定的值) 不太可能,并且在这种情况下,针对 CBC 模式的密文窃取只能在明长于一个块文中发生。

为了对未知长度的数据实现 CTS 加密或解密,必须延迟处理(和缓存)最新的两个数据块,以便在数据流末端进行适当的处理。

有几种不同的方式来排列密文以便传输。不同排列方式的密文位元数都是相同的,只是传输顺序不同,因此选择不影响安全性,纯粹是为了实现上的方便。

这里的编号取自Dworkin所描述的。 第三种是最流行的,由 Daemen 和 Schneier 进行了描述; Meyer 描述了一个相关但不兼容的方案(关于位排序和密钥使用)。

安排密文传输最显而易见的方式,不外乎是缩短倒数第二个块,后面接着完整的最后一个块。 但这对于接收者来说并不方便,原因有两个:

这样做的好处是,如果最后的明文块恰好是块大小的倍数,那么密文就与原始操作模式相同,避免了密文窃取。

通常,更方便的方式是交换最后两个密文块,因此密文结尾先是完整的最后一个块,然后是截断的倒数第二个块。密文块就会自然对齐。

为了保持与非窃取模式的兼容性,选项 CS2只在被窃取的密文数量非零时执行这个交换,即原始消息不是块大小的倍数。

这保持了自然的对齐,以及与非窃取模式的兼容性,但是需要以不同的方式处理对齐和不对齐消息大小的情况。

最流行的替代方案是无条件地交换最后两个密文块。 下面的描述是使用该方案的顺序。

为了加密或解密数据,对除最后两个数据块外的所有数据块使用标准分组密码操作模式。

下面的步骤描述了如何处理明文的最后两个块,即 Pn-1和 Pn,其中 Pn-1的长度等于以位表示的密码的块大小 B; 最后一个块的长度 Pn 是 M bits(位); k 是正在使用的密钥。 M 可以范围从1到 B,所以 Pn 可能是一个完整的块。 CBC 模式描述还使用了就在有关块 Cn-2之前的密文块,如果明文适合在两个块内,则该密文块实际上可能是 IV。

对于这个描述,使用以下函数和操作符:

ECB 模式下的密文窃取在前两个块内引入了一种块间依赖关系,导致后两个块的错误传播行为发生改变。

相关

  • 端基差向异构端基差向异构又称为首旋异构物,一般存在于糖类中,是差向异构的一种,两个非对映异构体分子(异头物)的差异在于糖类环形结构半缩醛/半缩酮碳原子(异头碳)的构型不同。1号碳的羟基若与
  • 体积(英语:Volume)是物件占有多少空间的量。体积的国际单位制是立方米。一件固体物件的体积是一个数值用以形容该物件在空间所占有的空间。一维空间物件(如线)及二维空间物件(如正
  • 欧洲病夫欧洲病夫(Sick man of Europe),是19世纪以来对陷入经济困难或衰落中的欧洲国家之形容,最初即指奥斯曼帝国,因为昔日曾强大一时的奥斯曼帝国己无法恢复以前强盛的局面,而是持续走向
  • 水能水力发电(英文:Hydropower)是运用水的势能转换成电能的发电方式,其原理是利用水位的落差(势能)在重力作用下流动(动能),例如从河流或水库等高位水源引水流至较低位处,流的水流推动轮机
  • 袁道先袁道先(1933年8月24日-),中国地质学家。出生于浙江诸暨。1952年毕业于南京地质探矿专科学校。1991年当选为中国科学院学部委员(院士)。国土资源部岩溶地质研究所研究员。曾任国
  • 梯度在向量微积分中,梯度(gradient)是一种关于多元导数的概括。平常的一元(单变量)函数的导数是标量值函数,而多元函数的梯度是向量值函数。多元可微函数 f
  • 伪体染色体区拟常染色体区(英语:pseudoautosomal region),又称伪体染色体区,是在高等动物性染色体(即X染色体和Y染色体)上的一段同源序列,分为PAR1和PAR2两部分,拟常染色体区上已发现至少29个基因
  • 美莱村屠杀美莱村屠杀(越南语:Thảm sát Mỹ Lai/ 惨殺美萊)是越战期间,美军第23步兵师(英语:23rd Infantry Division (United States))第11旅(英语:11th Infantry Brigade (United States))第20
  • 人的成长人的成长(Human development)是指人发育(英语:Auxology)到成年的过程。以生物学的观点,是从一个细胞的受精卵成长到成人的过程。受精是指精子成功的进入卵子细胞核内。精子和卵子
  • 神狐暗沙神狐暗沙位于南中国海中沙群岛西北部,一统暗沙西北约46海里。整个暗沙全部在海面以下,最浅处水深约12米。19世纪曾用名“汕·厄士蒲勒特线”(St Esprit Shoal),郑资约编著的《南