Modo de operação (criptografia)
Em criptografia, um ciframento em blocos trabalha com blocos de comprimento fixo, frequentemente de 64 ou 128 bits. Visto que as mensagens podem ter qualquer comprimento, e dado que criptografar o mesmo texto simples sob a mesma chave sempre produz a mesma saída, vários modos de operação foram inventados, os quais permitem que o ciframento em blocos forneça confidencialidade para mensagens de tamanho arbitrário.
O Vetor de Inicialização ou Initialization Vector, em inglês, é uma espécie de 'bloco falso' que inicializa o processo para o primeiro bloco verdadeiro. Ele que dá uma aleatoriedade ao processo, fazendo com que mesmo texto que seja encriptado várias vezes, o código encriptado resultante seja diferente. Todos estes modos (exceto o ECB) precisam do IV, mas na maioria dos casos, não é necessário que o IV seja secreto, ainda que seja essencial que nunca seja reutilizado com a mesma chave. Para o CBC e CFB, reutilizar um IV transmite alguma informação sobre o primeiro bloco do texto simples e sobre qualquer prefixo comum compartilhado pelas duas mensagens. Para o OFB e CTR, reutilizar um IV destrói completamente a segurança. No modo CBC, o IV deve ser gerado aleatoriamente no momento da criptografia, não reutilizando o último bloco cifrado da última transmissão, como acontecia no SSL 2.0, pois se o atacante souber o último bloco, ele pode usa-lo para adivinhar o texto enviado posteriormente, este ataque ficou conhecido como o ataque TLS CBC IV.
O modo mais simples de criptografia é o electronic codebook (ECB). A mensagem é dividida em blocos e cada bloco é criptografado separadamente. A desvantagem deste método é que blocos idênticos de texto plano são criptografados em blocos de texto cifrado idênticos; assim, ele também não oculta padrões de dados. No geral, não oferece uma perfeita confidencialidade de mensagem, e não é recomendado para uso em protocolos criptográficos em geral. Eis aqui um bom exemplo do nível no qual o ECB pode transformar os padrões de dados de texto simples em texto cifrado. Uma versão em mapa de pixels da imagem à esquerda foi criptografada usando o modo ECB para criar a imagem do centro: A imagem da direita é como ficaria a imagem criptografada com CBC, CTR ou qualquer dos outros modos seguros — indistinguíveis de ruído aleatório. Observe que a aparência aleatória da imagem à direita nos diz muito pouco sobre se a imagem foi criptografada com segurança; muitos tipos de criptografia inseguras têm sido desenvolvidas as quais produzem saídas com aspecto "aleatório".
No modo de criptografia CBC (Cypher Block Chaining - Criptografia de Blocos Encadeados), a cada bloco de texto simples é aplicada uma função XOR junto com o bloco cifrado anterior antes do texto ser criptografado. Desta forma, cada bloco cifrado fica dependente de todos os blocos de texto simples processados até este momento. Além disso, para que cada mensagem seja única, mesmo de um mesmo texto original, um vector de inicialização único deve ser utilizado no primeiro bloco, preferencialmente gerado aleatoriamente. Se o primeiro bloco tiver o índice 1, a formula matemática para a criptografia CBC é a seguinte: C i = E K ( P i ⊕ C i − 1 ) , C 0 = I V {\displaystyle C_{i}=E_{K}(P_{i}\oplus C_{i-1}),C_{0}=IV} e a formula matemática para descriptografia CBC é a seguinte: P i = D K ( C i ) ⊕ C i − 1 , C 0 = I V {\displaystyle P_{i}=D_{K}(C_{i})\oplus C_{i-1},C_{0}=IV} O CBC tem sido o modo de operação geralmente mais utilizado. Suas principais desvantagens são que a criptografia é sequencial (não pode ser paralelizada), e a mensagem deve ser alinhada de acordo com um múltiplo do tamanho do bloco de cifra. Uma maneira de atender este último caso, é através da técnica conhecida como ciphertext stealing.
Modo PCBC (Propagating cipher-block chaining)
O modo propagating cipher-block chaining (PCBC) é uma variação do CBC desenhada para que qualquer pequeno erro no texto seja propagada indefinidamente tanto na decriptação como na criptografia. Isso permite a detecção do erro e descarte do resultado final. As rotinas de criptografia e decriptação são mostradas a seguir: C i = E K ( P i ⊕ P i − 1 ⊕ C i − 1 ) , P 0 ⊕ C 0 = I V {\displaystyle C_{i}=E_{K}(P_{i}\oplus P_{i-1}\oplus C_{i-1}),P_{0}\oplus C_{0}=IV} P i = D K ( C i ) ⊕ P i − 1 ⊕ C i − 1 , P 0 ⊕ C 0 = I V {\displaystyle P_{i}=D_{K}(C_{i})\oplus P_{i-1}\oplus C_{i-1},P_{0}\oplus C_{0}=IV} O PCBC é usado notadamente nos protocolos Kerberos v4 e WASTE, mas fora isso é relativamente incomum.
a entrada é processada j bits de cada vez. O texto cifrado anterior é usado como entrada para o algoritmo criptográfico de forma a produzir uma saída pseudo-aleatória, que é o XOR com o texto claro para produzir a próxima unidade de texto cifrado. A mensagem é tratada como um fluxo de bits. Resultado de um bloco é usado para o bloco seguinte.
semelhante ao CFB, exceto que a entrada do algoritmo criptográfico é a saída DES anterior. Mensagem tratada como um fluxo de bits, saída da cifra é adicionada à mensagem por XOR, pode ser computada com antecedência pois a saída da cifra é a realimentação.
Assim como o modo OFB, o modo de “contador” transforma uma cifra de bloco em uma cifra de fluxo. Cada bloco de texto claro é XOR com um contador criptografado. O contador é incrementado para cada bloco subsequente. Semelhante ao OFB, porém a realimentação é o contador.
