1. 什么是分组密码的模式
对称加密算法DES、3DES、AES等都属于分组密码，它们只能加密固定长度的明文，然而在实际生活中，人们通常需要加密的文件（数据）并不是8字节或者16字节的单个明文分组，而是需要加密一个较大的文件或者电子邮件等，对于这种需要加密任意长度的明文，就需要对分组密码进行迭代，分组密码的迭代方式就称为分组密码的“模式”。
分组密码的模式有很多种，主要分为如下几类：
| 模式 | 备注 |
|---|---|
| ECB | Electronic Code Book mode（电子密码本模式） |
| CBC | Cipher Block Chaining mode（分组密码链接模式） |
| CFB | Cipher Feedback mode（密码反馈模式） |
| OFB | Output Feedback mode（输出反馈模式） |
| CTR | Counter mode（计数器模式） |
| XTS | XEX(XOR Encrypt XOR) Tweakable Block Cipher with Ciphertext Stealing |
明文分组：是指分组加密算法中作为加密对象的明文，明文分组的长度与分组加密算法的分组长度是一致的（比如AES的分组长度为128bit，对应的明文分组长度也是128bit）。
密文分组：是指使用分组加密算法将明文分组加密后生成的密文，密文分组的长度与分组加密算法的分组长度也是一致的。
2. ECB模式
2.1 什么是ECB模式
ECB（电子密码本）模式是一种最直接，最简单的消息加密方式。在ECB模式中，明文加密之后将直接得到密文，同样的密文解密之后，也直接得到明文。
特别注意：明文长度必须是“分组长度”的整数倍，非整数倍的，需在加密之前将其填充为“整数倍”
2.2 特点
- （
优点）加密方与解密方之间的分组同步不是必须的，即由于传输问题导致的接收方没有收到所有的加密分组时，不影响已经接收到的分组； - （
优点）由于各分组之间没有关联，所以ECB的操作可以并行化； - （
缺点）相同的明文分组，永远加密成相同的密文分组，导致加密过程很容易遭到攻击或破解。
3. CBC模式
3.1 什么是CBC模式
CBC模式的全称是Cipher Block Chaining模式（分组密码l链接模式），它的工作机制主要基于两种思想：
1）所有分组的加密都链接在一起，使得某一分组的密文不再仅依赖于该分组的明文，而是依赖于该分组之前（包含该分组）的所有明文分组；
2）加密过程使用了初始化向量（IV）进行了随机化。
在CBC模式中，首先将明文分组与上一个分组的密文进行“异或”运算，然后再进行加密操作。
3.2 特点
- （
优点）每一次加密都需要前一个密文块参与，明文中微小的改变都会使后续所有密文改变； - （
优点）无法从密文看出明文的规律。安全性得以提高。目前，CBC是最为常用的工作模式； - （
优点）改变某一个密文块，只会影响当前和下一个解密出的明文，不会影响后续的解密过程。 - （
缺点）由于每次加密都需要前一个密文参与，所以无法并行加密，只能串行加密，加密速度受到限制；解密是可以并行进行的
4. CFB模式
4.1 什么是CFB模式
CFB模式的全称是Cipher FeedBack(密文反馈模式)。在CFB模式中，前一个密文分组会被送回到密码算法的输入端。所谓的反馈就是返回到输入端的意思。
与ECB、CBC模式不同的是CFB加密的并不是明文，而是加密“上一分组的密文”，加密完“上一分组密文”之后在与当前分组的明文进行“异或”得到当前分组的密文。
4.2 特点
1）CFB模式的工作模式与一次性密码本的工作模式非常类似，一次性密码本是通过将“明文”与“随机比特序列”进行XOR运算来生成密文的，而CFB模式则是通过“明文分组”与“密码算法”的输出进行XOR运算来生成“密文分组”的。在通过XOR进行加密的这一点上，两者是非常相似的。
2）在CFB模式中，密码算法的输出相当于一次性密码本的随机比特序列，但是由于密码算法的输出是计算得到的，并不是真正的随机数，因此CFB模式并不能像一次性密码本那样具有理论上的不可破译性。
3）CFB模式解密时，需要注意的是分组密码算法依然执行加密操作，因为秘钥流是通过加密操作得到的。
4）CFB模式不要求待加密的明文必须是“明文分组长度”的整数倍。
5. OFB模式
5.1 什么是OFB模式
OFB模式的全称是Output-FeedBack模式（输出反馈模式）。在OFB模式中密码算法的输出会反馈到密码算法的输入中。
OFB模式并不是通过密码算法对明文直接进行加密的，而是将“明文分组”与“密码算法的输出”进行XOR运算产生“密文分组”的。在这一点上，OFB模式与CFB模式是非常相似的。
5.2 OFB与CFB模式对比
OFB模式与CFB模式的区别仅在于密码算法的输入不一样：CFB模式中，密码算法的输入是上一个密文分组；OFB模式中，密码算法的输入是密码算法的前一个输出。
6. CTR模式
6.1 什么是CTR模式
CTR模式的全称是CounTeR模式（计数器模式）。CTR模式是一种通过逐次累加的计数器进行加密来生成密码流的流密码。
CTR模式中，每一个分组对应一个逐次累加的计数器，并通过对计数器进行加密来生成秘钥流，最终的密文分组是通过计数器加密得到的比特序列与明文进行XOR运算得到的。
CTR模式无IV参与运算
6.2 CTR模式与OFB模式对比
1）两者都属于流密码
2）OFB是将输出反馈到输入，CTR则是将计数器的值作为输入
6.3 特点
1） CTR模式的加密和解密使用相同的结构；
2）因为解密及解密用到的“计数器”是通过nonce的值及分组序号直接计算出来的，所以CTR模式中可以以任意的顺序对分组进行加密或者解密；
3）因为加解密无先后顺序之分，所以CTR模式支持并行计算。
7. XTS模式
7.1 什么是XTS模式
XTS的全称为XEX(XOR Encrypt XOR) Tweakable Block Cipher with Ciphertext Stealing，它是一种可调整的分组加密算法。应用于AES算法。
1）有2个KEY，其中KEY1用于加密明文，KEY2用于加密tweak值。
2）aj表示的“有限域”算法。
备注：上图引用于：https://www.zhihu.com/question/26452995，如有侵权，请联系我删除，谢谢。
7.2 特点
1）有两个密钥，其中一个用于执行AES分组加密，另一个用于加密调整值(tweak), 这种加密调整借助有限域和异或运算，使得每次即时是相同的分组也不会得到相同的密文，确保了安全性。
2） XTS 相比 ECB、CBC解决的两个问题是：相同的数据块得到的密文不可以相同（ECB）；不同数据块可以独立加密和解密（CBC）。
8. 总结
各种模式操作对象的对比：
| 模式 | KEY个数 | IV | 加密对象 | 并行处理 |
|---|---|---|---|---|
| ECB | 1 | 无 | 明文分组 | 支持（加密、解密） |
| CBC | 1 | 有 | 明文分组与上一个密文分组（或初始化向量IV）“异或”后的值 | 仅解密支持 |
| CFB | 1 | 有 | 密文分组（或I初始化向量IV） | 仅解密支持 |
| OFB | 1 | 有 | IV值，IV加密的输出作为下一个加密的输入，以此类推 | 不支持 |
| CTR | 1 | 无 | 计数器CTR值 | 支持（加密、解密） |
| XTS | 2 | 无 | 明文及tweak值 | 支持（加密、解密） |
各种模式优缺点对比：
参考文献：《图解密码技术（第三版）》
各种算法的链接地址如下：
【密码算法 之零】对称算法（DES,、3DES、 AES、DM5、HMAC、CMAC、SHAxx、SM3、SM4），非对称算法（RSA、ECC、ECDSA、ECDH、SM2、SM9…）