关于对称密码算法的一些基本知识

算法特性

算法	支持分组模式	块大小	支持的密钥长度（字节）	推荐模式	说明
AES	ECB, CBC, CFB, OFB, CTR, GCM	16	16 / 24 / 32	CBC / GCM	现代标准算法，广泛支持，GCM 模式具备认证功能（AEAD）
DES	ECB, CBC, CFB, OFB, CTR	8	8	❌（已弃用）	已过时，不安全，仅用于兼容旧系统
3DES	ECB, CBC, CFB, OFB, CTR	8	16 / 24	CBC	比 DES 强，仍不推荐用于新系统，逐步被淘汰
SM4	ECB, CBC, CFB, OFB, CTR, GCM	16	16	CBC / GCM	国密标准，对称安全，结构类似 AES

模式说明

模式	描述	是否需要 padding	是否需要 IV / Nonce
ECB	每块独立加密，结构重复易泄露明文	✅ 是	❌ 否
CBC	上一块密文与当前块异或后加密	✅ 是	✅ 是
CFB	密文反馈，适用于流式数据	❌ 否	✅ 是
OFB	输出反馈，变成伪随机流	❌ 否	✅ 是
CTR	使用计数器生成伪随机流与明文异或	❌ 否	✅ 是（Nonce）
GCM	基于 CTR 的 AEAD 模式，支持认证和加密	❌ 否	✅ 是（Nonce）

mac类

MAC 类型	是否需要手动 padding	原因	加密模式	安全性	是否标准
CBC-MAC	✅ 是	是原始 CBC 加密，需手动对齐	CBC	有条件安全（固定长度）	✅ 是
CMAC	❌ 否	内部自带 padding 逻辑	CBC + 改进填充	安全，推荐	✅ 是（NIST SP 800-38B）
HMAC	❌ 否	基于哈希，自动处理 padding	哈希算法	安全，广泛使用	✅ 是（RFC 2104）
GMAC	❌ 否	AEAD 模式自动处理	GCM（AES）	AEAD 支持认证	✅ 是（NIST SP 800-38D）

为什么没有 ECB-MAC？
🔒 ECB 模式（Electronic Codebook）并不安全用于 MAC！
ECB 的特性：

每个输入块独立加密，不依赖其他块

相同的输入块产生相同的输出块 → 没有链式依赖

无法提供“完整性保护”或“认证”

这就意味着：

攻击者可以任意重排、替换块，而不会影响“MAC”值的计算，导致严重安全问题。

算法	块大小	Padding 需求	Padding 方式
CBC-MAC (AES/SM4)	16 字节	需要	PKCS#7 Padding（16字节对齐）
CBC-MAC (DES)	8 字节	需要	PKCS#7 Padding（8字节对齐）

CMAC 是 CBC-MAC 的改进版，CMAC 内部自动处理 padding，调用者无需关心

使用建议

场景	推荐算法 + 模式	说明
一般数据加密	AES-CBC 或 SM4-CBC	安全性高，兼容性好，注意使用随机 IV
安全通信 / 认证加密	AES-GCM 或 SM4-GCM	支持 AEAD，可认证附加数据和密文
国密合规场景	SM4-CBC / SM4-GCM	满足国产化要求
老旧系统兼容	3DES-CBC	性能差但可兼容，推荐逐步迁移到 AES/SM4