密碼學 - 輸出反饋 (OFB) 模式

輸出反饋 (OFB) 模式類似於密碼反饋模式，但它提供加密輸出而不是 XOR 輸出。此輸出反饋選項傳送所有塊位，而不僅僅是其中的一部分。分組密碼的輸出反饋模式極易受到位元傳輸錯誤的影響。這減少了密碼對明文的依賴性。

它涉及將來自底層分組密碼的連續輸出塊插入其中。在 CFB 模式中，反饋塊將一系列位元傳送到加密演算法，然後加密演算法生成金鑰流。

OFB 模式需要 IV 作為第一個隨機 n 位輸入塊。初始化向量不需要保密。OFB 模式的操作如下圖所示：

操作

OFB 和 CFB 之間最根本的區別在於，OFB 模式使用 XOR 將明文和密文塊與初始化向量的較大副本組合。

此操作可以視為一次性密碼本，擴充套件向量作為填充向量。以下公式顯示瞭如何建立一系列填充向量：

Vi = EK(Vi-1)

其中 EK 表示使用金鑰 K 的分組加密技術，Vi 和 Vi-1 是相鄰向量。

請注意，以上計算假設 V0 為初始化向量。

建立一系列填充向量後，可以使用以下公式在 OFB 模式下執行加密：

Ci = Vi ⊕ Bi

解密以類似的方式工作：

Bi = Vi ⊕ Ci

請注意，與 CFB 模式一樣，OFB 對加密和解密都使用相同的加密演算法。

OFB 模式的分析

OFB 模式提供高安全性、成功的並行處理和對塊丟失的容忍度。為了避免任何安全問題，必須注意確保初始化向量是隨機且唯一的。此外，錯誤傳播的缺乏可能需要採取更多預防措施來保護傳輸問題發生時的資料完整性。

OFB 模式的位寬

下表顯示了 OFB 模式提供的介面的位寬：

CFB 模式的優點

• 建立填充向量（也稱為金鑰流）後，OFB（輸出反饋）模式能夠同時進行塊加密和解密。這可以在處理速度很重要的場景中提高效能，因為可以同時處理多個塊。

• 由於每個塊都獨立於其他塊進行加密，因此 OFB 模式可以承受傳輸過程中加密塊的丟失。這意味著如果一個塊丟失或損壞，後續塊的解密將不受影響，從而實現更好的錯誤恢復。

OFB 模式的缺點

• 在 OFB 模式下重複加密初始化向量 (IV) 會生成相同的狀態，這可能會暴露出安全漏洞。如果 IV 不是真正隨機的或以可預測的方式更改，則加密過程可能會重複使用相同的金鑰流，從而使攻擊者獲得有關明文的資訊。

• 與其他模式（如 CBC（密碼分組連結））不同，OFB 模式不會傳播錯誤。雖然在某些情況下這可能是有益的，因為它可以防止錯誤影響後續塊，但它也意味著密文中存在的問題可能無法被識別或修復，這可能導致資料損壞或安全漏洞。