如何选择AES加密模式（CBC ECB CTR OCB CFB）？
在哪种情况下哪一个更受青睐？
我想看看各种模式的评估crtieria列表，也许可以讨论每个标准的适用性。
例如，我认为其中一个标准是加密和解密的“代码大小”，这对于微代码嵌入式系统（如802.11网络适配器）非常重要。如果实现CBC所需的代码远小于CTR所需的代码（我不知道这是真的，这只是一个例子），那么我就能理解为什么使用较小代码的模式会更受欢迎。但是，如果我正在编写一个在服务器上运行的应用程序，并且我使用的AES库无论如何都实现了CBC和CTR，那么这个标准就无关紧要了。
请参阅“每个标准的评估标准和适用性列表”的含义？
这与编程无关，但与算法有关。
如果使用相同的密钥加密多个数据块，则不应使用ECB。
CBC，OFB和CFB类似，但OFB / CFB更好，因为您只需要加密而不是解密，这可以节省代码空间。
如果您想要良好的并行化（即速度）而不是CBC / OFB / CFB，则使用CTR。
如果您编码随机可访问数据（如硬盘或RAM），则XTS模式是最常见的。
OCB是目前最好的模式，因为它允许一次通过加密和身份验证。但是在美国有专利。
您唯一需要知道的是，除非您只加密1个块，否则不会使用ECB。如果要加密随机访问的数据而不是流，则应使用XTS。
每次加密时都应该始终使用唯一的IV，它们应该是随机的。如果您不能保证它们是随机的，请使用OCB，因为它只需要一个nonce而不是IV，并且有明显的区别。一个随机数不降的安全性，如果人们可以猜测下一个，一个IV可能会导致此问题。
事情的丑陋事实是，如果你问这个问题，你可能无法设计和实现一个安全的系统。
让我说明一下我的观点：想象一下，您正在构建一个Web应用程序，并且需要存储一些会话数据。您可以为每个用户分配会话ID，并将会话数据存储在服务器上的哈希映射会话ID中，以映射会话数据。但是你必须在服务器上处理这个讨厌的状态，如果在某些时候你需要多个服务器，事情会变得混乱。因此，您可以将会话数据存储在客户端的cookie中。您当然会加密它，因此用户无法读取和操作数据。那么你应该使用什么模式？来到这里你读到了最顶层的答案（对不起你挑出myforwik）。第一个覆盖 - ECB - 不适合你，你想要加密多个块，下一个 - CBC - 听起来不错，你不需要CTR的并行性，你不需要随机访问，所以没有XTS和专利是PITA，所以没有OCB。使用你的加密库你会发现你需要一些填充，因为你只能加密块大小的倍数。你选PKCS7因为它是在一些严肃的加密标准中定义的。在阅读某个地方后，如果使用随机IV和安全分组密码，CBC 可证明是安全的，即使您在客户端存储敏感数据，也可以放心。
多年后，您的服务确实已经发展到相当大的规模，IT安全专家会在负责任的披露中与您联系。她告诉你，她可以使用填充oracle攻击来解密所有的cookie ，因为如果填充以某种方式被破坏，你的代码会产生一个错误页面。
这不是一个假设的场景： 几年前微软在ASP.NET中存在这个确切的缺陷。
问题是密码学存在很多陷阱，建立一个对外行人来说安全的系统非常容易，但对于知识渊博的攻击者来说却是微不足道的。
对于实时连接，请使用TLS（请务必检查证书的主机名和颁发者链）。如果您不能使用TLS，请查找您的系统为您的任务提供的最高级API，并确保您了解它提供的保证，更重要的是它不保证。对于上面的示例，像Play这样的框架提供了客户端存储设施，但它不会在一段时间后使存储的数据无效，如果您更改了客户端状态，攻击者可以在不注意的情况下恢复以前的状态。
如果没有可用的高级抽象，请使用高级加密库。一个突出的例子是NaCl和具有许多语言绑定的便携式实现是Sodium。使用这样的库你不必关心加密模式等，但你必须更加小心使用细节而不是更高级别的抽象，比如从不使用两次nonce。
如果由于某种原因您不能使用高级加密库，例如因为您需要以特定方式与现有系统交互，则无法彻底教育自己。我建议阅读Ferguson，Kohno和Schneier的Cryptography Engineering。请不要相信你可以在没有必要背景的情况下建立一个安全的系统。密码学非常微妙，几乎不可能测试系统的安全性。
需要填充的模式：与示例中一样，填充通常很危险，因为它可以填充oracle攻击。最简单的防御是在解密之前验证每条消息。见下文。
ECB独立地加密每个数据块，同一个明文块将产生相同的密文块。在ECB维基百科页面上查看ECB加密的Tux图像，看看为什么这是一个严重的问题。我不知道欧洲央行可以接受的任何用例。
CBC具有IV并且因此每次加密消息时都需要随机性，改变消息的一部分需要在改变之后重新加密所有内容，一个密文块中的传输错误完全破坏明文并改变下一个块的解密，解密可以并行/加密不能，明文在某种程度上是可塑的 - 这可能是一个问题。
流密码模式：这些模式生成可能或可能不依赖于明文的伪随机数据流。通常，与流密码类似，生成的伪随机流与明文进行异或运算以生成密文。因为您可以根据需要使用随机流的多个位，所以根本不需要填充。这种简单性的缺点是加密是完全可塑的，意思是攻击者可以以任何方式改变解密，如明文p1，密文c1和伪随机流r，攻击者可以选择差异d，使得密文的解密c2 =c1⊕d是p2 =p1⊕d，因为p2 =c2⊕r=（c1⊕d）⊕r=d⊕（c1⊕r）。对于两个密文c1 =p1⊕r和c2 =p2⊕r，同样的伪随机流绝对不能使用两次，攻击者可以计算两个明文的xor为c1⊕c2=p1⊕r⊕p2⊕r= p1⊕p2。这也意味着如果原始消息可能是攻击者获得的，则更改消息需要完全重新加密。以下所有的蒸汽密码模式只需要分组密码的加密操作，因此根据密码，这可能会在极其狭窄的环境中节省一些（硅或机器代码）空间。
CTR很简单，它创建一个独立于明文的伪随机流，不同的伪随机流是通过从不同的nonces / IV中计数得到的，它们乘以最大消息长度以防止重叠，使用nonce消息加密是可能没有每个消息随机性，解密和加密完全可并行化，传输错误只影响错误的位，仅此而已
OFB还创建一个独立于明文的伪随机流，通过从每个消息的不同随机数或随机IV开始获得不同的伪随机流，加密和解密都不可并行化，因为CTR使用随机消息加密是可能的，没有每条消息随机性，与CTR传输错误一样，只影响错误的位，仅此而已
CFB的伪随机流取决于明文，每条消息都需要不同的随机数或随机IV，如CTR和OFB使用随机消息加密是可能的，没有每个消息的随机性，解密是可并行的/加密不是，传输错误完全销毁以下块，但仅影响当前块中的错误位
磁盘加密模式：这些模式专门用于加密文件系统抽象下的数据。出于效率原因，更改光盘上的某些数据只需要重写最多一个光盘块（512字节或4kib）。它们超出了这个答案的范围，因为它们的使用场景与其他场景截然不同。除块级磁盘加密外，请勿将它们用于任何其他操作。一些成员：XEX，XTS，LRW。
为了防止填充oracle攻击和密文更改，可以在密文上计算消息认证码（MAC），只有在没有被篡改的情况下才解密。这称为encrypt-then-mac，应该优先于任何其他顺序。除极少数用例外，真实性与机密性一样重要（后者是加密的目的）。经过身份验证的加密方案（带有关联数据（AEAD））将加密和身份验证的两个部分过程组合成一个块密码模式，该模式也会在过程中生成身份验证标记。在大多数情况下，这会提高速度。
CCM是CTR模式和CBC-MAC的简单组合。每个块使用两个分组密码加密非常慢。
OCB更快但受专利限制。但是，对于免费（如在自由中）或非军事软件，专利持有人已经授予了免费许可。
GCM是一种非常快速但可以说是复杂的CTR模式和GHASH的组合，是Galois字段上的MAC，具有2 ^ 128个元素。它在TLS 1.2等重要网络标准中的广泛应用反映在英特尔为加速GHASH计算而引入的特殊指令中。
考虑到身份验证的重要性，我建议大多数用例使用以下两种分组密码模式（磁盘加密除外）：如果数据通过非对称签名进行身份验证，则使用CBC，否则使用GCM。
一个正式的分析已经由Phil Rogaway在2011年已经完成，在这里。第1.6节给出了我在这里转录的摘要，加上我自己强调的粗体（如果你不耐烦，那么他的建议是使用CTR模式，但我建议你阅读我的段落有关消息完整性与加密的情况）。
请注意，其中大多数要求IV是随机的，这意味着不可预测，因此应该使用加密安全性生成。但是，有些只需要一个“nonce”，它不要求该属性，而只要求它不被重用。因此，依赖于nonce的设计比不设计的设计更不容易出错（并且相信我，我已经看到许多CBC没有通过正确的IV选择实现的情况）。因此，当Rogaway说“当IV是nonce时未达到机密性”时，你会看到我添加了粗体，这意味着如果你选择IV加密安全（不可预测），那么没问题。但如果你不这样做，那么你就失去了良好的安全属性。 切勿在任何这些模式下重复使用IV。
此外，了解消息完整性和加密之间的区别非常重要。加密隐藏数据，但攻击者可能能够修改加密数据，如果您不检查邮件完整性，则软件可能会接受结果。虽然开发人员会说“但修改后的数据将在解密后作为垃圾返回”，一位优秀的安全工程师会发现垃圾导致软件出现不良行为的可能性，然后他会将该分析转化为真正的攻击。我见过许多使用加密的情况，但实际上需要的信息完整性比加密更多。了解您的需求。
我应该说尽管GCM同时具有加密和消息完整性，但它是一个非常脆弱的设计：如果你重新使用IV，你就会被搞砸 - 攻击者可以恢复你的密钥。其他设计不那么脆弱，所以我个人不敢根据我在实践中看到的不良加密代码的数量来推荐GCM。
如果你需要消息完整性和加密，你可以结合两种算法：通常我们看到CBC与HMAC，但没有理由将自己绑定到CBC。重要的是要先加密，然后MAC加密内容，而不是相反。此外，IV需要是MAC计算的一部分。
我不知道知识产权问题。
现在来看看Rogaway教授的好消息：
ECB：块密码，模式通过分别加密每个n比特块来加密n比特的倍数的消息。安全属性很弱，该方法在块位置和时间上泄漏了块的相等性。具有相当大的遗留价值，并且作为其他方案的构建块具有价值，但该模式本身并未实现任何通常理想的安全目标，必须谨慎使用; 不应将欧洲央行视为“通用”保密模式。
CBC：基于IV的加密方案，该模式作为概率加密方案是安全的，假设随机IV，实现与随机比特的不可区分。如果IV仅仅是一个nonce，则不能实现保密，也不会像该标准错误地建议的那样，在该方案使用的相同密钥下加密nonce。Ciphertexts具有很强的可塑性。没有选择的密文攻击（CCA）安全性。对于许多填充方法，在存在正确填充oracle的情况下，机密性将被取消。加密从本质上是连续的低效。模式的隐私安全属性被广泛使用，导致频繁的误用。可以用作CBC-MAC算法的构建块。我认为与CTR模式相比没有重要的优势。
CFB：基于IV的加密方案，该模式作为概率加密方案是安全的，假设随机IV，实现与随机比特的不可区分。如果IV是可预测的，则不能实现机密性，也不是由该方案使用的相同密钥加密的随机数制作，正如标准错误地建议的那样。Ciphertexts是可塑的。没有CCA安全性。加密从本质上是连续的低效。方案取决于参数s，1≤s≤n，通常s = 1或s = 8.对于需要一个阻塞调用仅处理s位而言效率低。该模式实现了一个有趣的“自同步”属性; 在密文中插入或删除任意数量的s位字符只会暂时中断正确的解密。
OFB：基于IV的加密方案，该模式作为概率加密方案是安全的，假设随机IV，实现与随机比特的不可区分。如果IV是随机数，则不能实现机密性，尽管固定的IV序列（例如，计数器）确实可以正常工作。Ciphertexts具有很强的可塑性。没有CCA安全性。加密和解密本身不是串行的。本地加密任何位长度的字符串（不需要填充）。我认为与CTR模式相比没有重要的优势。
CTR：基于IV的加密方案，该模式实现了与假定nonce IV的随机位的不可区分性。作为基于安全随机数的方案，该模式还可以用作概率加密方案，具有随机IV。如果nonce在加密或解密时被重用，则完全失去隐私。与其他机密性模式相比，模式的可并行性通常使其在某些设置中更快，速度更快。用于经过身份验证的加密方案的重要构建块。总的来说，通常是实现仅隐私加密的最佳和最现代的方式。
XTS：基于IV的加密方案，该模式通过将可调整的块密码（作为强PRP安全）应用于每个n比特块来工作。对于长度不能被n整除的消息，最后两个块将被特殊处理。唯一允许使用该模式的是加密块结构存储设备上的数据。底层PRP的窄宽度和分数最终块的不良处理是问题。比（宽块）PRP安全阻塞更有效但不太理想。
ALG1-6：MAC的集合，所有这些都基于CBC-MAC。计划太多了。有些作为VIL PRF可证明是安全的，有些作为FIL PRF，有些没有可证明的安全性。一些计划承认有害的攻击。有些模式已过时。对于具有它的模式，密钥分离没有得到充分的关注。不应该集体采用，但有选择地选择“最佳”方案是可能的。采用这些模式也没有问题，有利于CMAC。一些ISO 9797-1 MAC被广泛标准化和使用，尤其是在银行业。该标准的修订版（ISO / IEC FDIS 9797-1：2010）即将发布[93]。
CMAC：基于CBC-MAC的MAC，该模式可证明是安全的（直到生日界限）作为（VIL）PRF（假设底层块是一个好的PRP）。基于CBCMAC的方案的开销基本上是最小的。本质上串行性质在某些应用领域中存在问题，并且与64位块密码一起使用将需要偶尔重新键入。清洁比ISO 9797-1的MAC集合。
HMAC：基于加密散列函数而不是块密码的MAC（尽管大多数加密散列函数本身都基于块密码）。机制享有强大的可证明安全界限，尽管并非优先假设。文献中多个密切相关的变体使获得对已知事物的理解变得复杂。从未提出任何破坏性攻击。广泛标准化和使用。
GMAC：基于随机数的MAC，是GCM的一个特例。继承了GCM的许多优点和缺点。但是对于MAC来说，nonce-requirement是不必要的，在这里它几乎没有什么好处。如果标签被截断为≤64位且解密程度不受监控和缩减，则会产生实际攻击。nonce重用完全失败。如果采用GCM，则无论如何都要隐含使用。不推荐用于单独的标准化。
CCM：基于随机数的AEAD方案，结合了CTR模式加密和原始CBC-MAC。在某些情况下，本质上是连续的，限制速度。假设底层封闭是一个很好的PRP，那么可以保证安全，有良好的界限。笨拙的建筑，明显地完成了这项工作。比GCM更容易实现。可以用作基于nonce的MAC。广泛标准化和使用。
GCM：基于随机数的AEAD方案，结合了CTR模式加密和基于GF（2128）的通用散列函数。某些实施环境的良好效率特性。假设标签截断最小，可证明安全性很好。在存在大量标签截断的情况下，攻击和可证明的安全性很差。可以用作基于随机数的MAC，然后称为GMAC。允许96位以外的nonce的可疑选择。建议将nonce限制为96位，将标记限制为至少96位。广泛标准化和使用。
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