无线通信安全作业2

1.分析1比特的明文或密文错误对密码算法的不同模式（5种）下的加密结果及解密结果的影响。

1 ECB
一比特的明文密文错误只会影响该分组加解密，而不会影响到其他分组，但如果出现了密文中增加或丢失一些数据位，那么整个密文序列将不能正确解密。
2 CBC
明文中发生错误，会影响对应的密文分组以及之后的所有密文分组，但由于解密会反转这种影响，所以没有明文错误扩散。
密文中发生错误，会影响对应解密明文分组和其后的一个解密明文分组。随后的那个分组在解密后在同样的bit位上有错误，但再之后的分组将不会再受影响。
3 CFB
明文错误同CBC
密文错误一位会引起解密后对应明文的一位错误，错误进入移位寄存器，将导致加密输出错误，直到该错误从寄存器移除，有良好的自同步性质
4 OFB
传输过程中密文在某位上发生的错误不会影响解密后明文其他位。
5 CTR
 CTR模式也具备和OFB模式类似的性质。如果CTR模式的密文分组有一个比特反转了，则解密后的明文分组中仅有与之对应的比特会被反转，这一错误不会放大。

2.你还知道分组密码算法的其他运行模式吗？

1.GCM模式
GCM是一种有大吞吐能力的加密认证模式。其中主要适用了CRT模式和类似CBC模式的GHASH模式。CRT模式基本上没有大多变化，GHASH则是利用有限域上的乘法进行HASH，此运算可以通常预先计算和查表优化加速。
GCM两个基本模块 GHASH和GCTR。加解密和认证验证过程都离不开这两个模块。

下图为GHASH流程图

下图为GCTR流程图

GCM认证加密的流程图如下：

GCM验证解密的流程图如下：

2.CCM加密认证模式
CCM是Cipher Block Chaining Message Authentication Code (CBC-MAC)和Counter模式（CTR）的组合。可以同时生存认证信息和对数据加密。CCM广泛用于互联网和物联网中对传输数据进行保护。而且很多MCU中都实现了对CCM的硬件支持，使用也比较方便。
在数据通信中，传输中的数据包由两部分构成：数据包头和用户数据（payload）。用户数据一般需要加密以防止窃听。但传输路上的设备（路由器、交换机等）往往需要参照数据包头以保证把数据包能正确地送到目的地，因此数据包头不能加密。网络通信中的风险除了窃听，还有恶意篡改、伪造等其他行为。因此为了保证收到的数据包没有被篡改，需要对整个数据、包括包头进行认证。

数据认证

认证采用CBC-MAC模式。需要指定两个参数：

（1）认证域的长度M：可以是4、6、8、10、12、14、16。
（2）长度域的长度（大小）L。

M、L均用3bit编码，编码方式如下：
M域：（M-2）/2;
L域：L-1。

为了认证处理，需要的信息如下：

（1）密钥K。
（2）Nonce N，长度为：15-L。Nonce在一个密钥的使用周期内必须确保唯一。
（3）明文信息m，其长度l(m)的范围为0≤l(m)＜2^(8L)，目的是其长度确保可以由L字节的长度域保存。
（4）额外认证数据a（一般为数据包的报头），其长度为l(a)，大小范围为：0≤l(a)＜2^(64)。这部分数据只认证（Authenticate），不加密。因此也不包含在该模式的输出中。主要是用于认证明文的报头、或影响消息解析的上下文信息。

CBC-MAC的操作流程如下：

数据加密
采用Counter(CTR)模式，其操作流程如下：

3.分组链接（BC）模式

（1）变量定义
a）q个明文分组P1，P2，…，Pq所组成的序列，每个块都为n位。
b）密钥K。
c）n位初始值IV。
d）q个反馈变量F1，F2，，F1所组成的序列，每个块都为n位。
e）q个密文分组C1，C2，…，Cq所组成的结果序列，每个块都为n位。

（2）BC加密方式

（3）BC解密方式


4.带非线性函数的输出反馈（OFBNLF）模式
（1）参数定义

（2）加密方式

（3）解密方式

最后

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