可鉴别加密工作模式-同时保护数据机密性和完整性（OCB、CCM、KeyWrap、EAX和GCM）第二部分

**可鉴别加密工作模式：同时保护数据机密性和完整性**

在现代计算机系统中，数据安全是至关重要的。为了确保数据的机密性和完整性，我们使用各种加密算法和模式。在本文第二部分，我们将讨论五种可鉴别加密工作模式：OCB（Offset Codebook Mode）、CCM（Counter with Cipher Block Chaining-Message Authentication Code）、KeyWrap、EAX（Encrypt-then-MAC）和GCM（Galois/Counter Mode）。

###1. OCB (Offset Codebook Mode)

OCB是一种可鉴别的加密模式，最初由Philip Rogaway和Mihir Bellare在1997年提出。它结合了CBC和CTR两种模式的优点。

**工作流程：**

1. 将数据分成16字节的块。
2. 使用一个偏移量（offset）来确定每个块的加密方式。
3. 对于每个块，使用一个随机数作为IV（初始向量）。
4. 使用CBC模式对每个块进行加密。
5. 将加密后的块与原始数据进行比较，以确保完整性。

**示例代码：**

import osdef ocb_encrypt(data, key):
 #生成偏移量和IV offset = os.urandom(4)
 iv = os.urandom(16)

 # 将数据分成16字节的块 blocks = [data[i:i+16] for i in range(0, len(data),16)]

 # 对每个块进行CBC加密 encrypted_blocks = []
 for block in blocks:
 encrypted_block = encrypt_cbc(block, key, iv)
 encrypted_blocks.append(encrypted_block)

 return offset + b''.join(encrypted_blocks)

def ocb_decrypt(data, key):
 #生成偏移量和IV offset = data[:4]
 iv = data[4:20]

 # 将数据分成16字节的块 blocks = [data[i:i+16] for i in range(0, len(data),16)]

 # 对每个块进行CBC解密 decrypted_blocks = []
 for block in blocks:
 decrypted_block = decrypt_cbc(block, key, iv)
 decrypted_blocks.append(decrypted_block)

 return b''.join(decrypted_blocks)

###2. CCM (Counter with Cipher Block Chaining-Message Authentication Code)

CCM是一种可鉴别的加密模式，最初由Philip Rogaway和Mihir Bellare在2006年提出。它结合了CTR和CBC两种模式的优点。

**工作流程：**

1. 将数据分成16字节的块。
2. 使用一个计数器（counter）来确定每个块的加密方式。
3. 对于每个块，使用一个随机数作为IV（初始向量）。
4. 使用CBC模式对每个块进行加密。
5. 将加密后的块与原始数据进行比较，以确保完整性。

**示例代码：**

import osdef ccm_encrypt(data, key):
 #生成计数器和IV counter = os.urandom(4)
 iv = os.urandom(16)

 # 将数据分成16字节的块 blocks = [data[i:i+16] for i in range(0, len(data),16)]

 # 对每个块进行CTR加密 encrypted_blocks = []
 for block in blocks:
 encrypted_block = encrypt_ctr(block, key, counter)
 encrypted_blocks.append(encrypted_block)

 return counter + iv + b''.join(encrypted_blocks)

def ccm_decrypt(data, key):
 #生成计数器和IV counter = data[:4]
 iv = data[4:20]

 # 将数据分成16字节的块 blocks = [data[i:i+16] for i in range(0, len(data),16)]

 # 对每个块进行CTR解密 decrypted_blocks = []
 for block in blocks:
 decrypted_block = decrypt_ctr(block, key, counter)
 decrypted_blocks.append(decrypted_block)

 return b''.join(decrypted_blocks)

###3. KeyWrapKeyWrap是一种可鉴别的加密模式，用于保护密钥的机密性和完整性。

**工作流程：**

1. 将密钥分成16字节的块。
2. 使用一个随机数作为IV（初始向量）。
3. 对于每个块，使用CBC模式对密钥进行加密。
4. 将加密后的块与原始密钥进行比较，以确保完整性。

**示例代码：**

import osdef keywrap_encrypt(key, iv):
 # 将密钥分成16字节的块 blocks = [key[i:i+16] for i in range(0, len(key),16)]

 # 对每个块进行CBC加密 encrypted_blocks = []
 for block in blocks:
 encrypted_block = encrypt_cbc(block, iv)
 encrypted_blocks.append(encrypted_block)

 return b''.join(encrypted_blocks)

def keywrap_decrypt(data, iv):
 # 将数据分成16字节的块 blocks = [data[i:i+16] for i in range(0, len(data),16)]

 # 对每个块进行CBC解密 decrypted_blocks = []
 for block in blocks:
 decrypted_block = decrypt_cbc(block, iv)
 decrypted_blocks.append(decrypted_block)

 return b''.join(decrypted_blocks)

###4. EAX (Encrypt-then-MAC)

EAX是一种可鉴别的加密模式，用于保护数据的机密性和完整性。

**工作流程：**

1. 将数据分成16字节的块。
2. 使用一个随机数作为IV（初始向量）。
3. 对于每个块，使用CBC模式对数据进行加密。
4. 使用MAC模式对加密后的块进行签名。
5. 将加密后的块与原始数据进行比较，以确保完整性。

**示例代码：**

import osdef eax_encrypt(data, key):
 #生成IV和MAC iv = os.urandom(16)
 mac = os.urandom(16)

 # 将数据分成16字节的块 blocks = [data[i:i+16] for i in range(0, len(data),16)]

 # 对每个块进行CBC加密 encrypted_blocks = []
 for block in blocks:
 encrypted_block = encrypt_cbc(block, key, iv)
 encrypted_blocks.append(encrypted_block)

 # 对加密后的块进行MAC签名 signed_blocks = []
 for block in encrypted_blocks:
 signed_block = sign_mac(block, mac)
 signed_blocks.append(signed_block)

 return iv + b''.join(signed_blocks) + macdef eax_decrypt(data, key):
 #生成IV和MAC iv = data[:16]
 mac = data[-16:]

 # 将数据分成16字节的块 blocks = [data[i:i+16] for i in range(0, len(data),16)]

 # 对每个块进行CBC解密 decrypted_blocks = []
 for block in blocks:
 decrypted_block = decrypt_cbc(block, key, iv)
 decrypted_blocks.append(decrypted_block)

 # 对加密后的块进行MAC签名 signed_blocks = []
 for block in decrypted_blocks:
 signed_block = sign_mac(block, mac)
 signed_blocks.append(signed_block)

 return b''.join(signed_blocks)

###5. GCM (Galois/Counter Mode)

GCM是一种可鉴别的加密模式，用于保护数据的机密性和完整性。

**工作流程：**

1. 将数据分成16字节的块。
2. 使用一个计数器（counter）来确定每个块的加密方式。
3. 对于每个块，使用CBC模式对数据进行加密。
4. 使用MAC模式对加密后的块进行签名。
5. 将加密后的块与原始数据进行比较，以确保完整性。

**示例代码：**

import osdef gcm_encrypt(data, key):
 #生成计数器和IV counter = os.urandom(4)
 iv = os.urandom(16)

 # 将数据分成16字节的块 blocks = [data[i:i+16] for i in range(0, len(data),16)]

 # 对每个块进行CBC加密 encrypted_blocks = []
 for block in blocks:
 encrypted_block = encrypt_cbc(block, key, iv)
 encrypted_blocks.append(encrypted_block)

 # 对加密后的块进行MAC签名 signed_blocks = []
 for block in encrypted_blocks:
 signed_block = sign_mac(block, counter)
 signed_blocks.append(signed_block)

 return iv +