「其他分享」从零设计通信协议（二）-Eswlnk Blog
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本文是对通信协议的改进与优化。上一版本采用AES-128-ECB加密，存在“唯密文攻击”风险，因相同明文产生相同密文，易被猜测内容。新版协议引入AES-128-CBC模式，利用随机初始化向量（IV）确保每条消息的独特性，有效抵御统计分析攻击。新协议格式包括16字节IV、1字节数据长度及X字节数据，从第17字节起使用CBC加密。IV可公开但需不可预测。此次升级提升了协议的安全性，后续将持续完善。

写在前面

上一版协议

首先回顾的以下上一版的协议。

1 字节X 字节
数据长度数据

数据包格式

整个数据包使用 AES-128-ECB 加密。

  • 数据长度：表示「数据」的长度，单位为字节。
  • 数据：表示具体的通信数据。

我们可以通过数据包的前一个字节获取数据长度，之后向后读取 X 字节即可获取全部的数据，整个数据包使用 AES-128-ECB 加密，看起来很安全。其实使用 AES-128-ECB 加密容易受到「唯密文攻击」。

唯密文攻击：指在仅知道密文的情况加进行攻击，攻击成功轻则获得部分或全部明文，重则获取密钥。

唯密文攻击_百度百科

ECB 模式的缺陷

ECB 模式的缺陷就是相同的明文会产生相同的密文，这会让攻击者有机会猜出密文的含义，难以抵抗统计分析。

例如我和 Alice 对话，每次我发送的第一个信息是「你好」，假设使用 ECB 模式加密后的密文为「#￥%#￥」，那么如果 Eve 中间截获我的数据包，发现我和 Alice 每次通信我都会先发一个「#￥%#￥」给 Alice。根据日常的对话习惯，Eve 猜测这可能是在打招呼，进而怀疑「#￥%#￥」解密后是「你好」、「有空么」之类的话，这已经十分接近我们的明文信息了。

上面的例子可能并不特别可怕，但是如果进行统计分析的话就难说了。

CBC 模式

CBC 即密码分组链接（Cipher-Block Chaining），我们无需关心原理，只需要知道该模式通过一个随机的初始化向量 IV 保证了每条消息的唯一性，即相同的明文可以对应许多个密文。

第二版协议

下面我们使用 AES-128-CBC 算法来加密我们的通讯信息，使用 CBC 模式加密不仅需要密钥，也需要一个随机的初始化向量 IV，所以我们需要将 IV 传递给对方。

16 字节1 字节X 字节
IV数据长度数据

数据包格式

数据包从第 17 个字节开始的所有数据要使用 AES-128-CBC 加密。

  • IV：AES-128-CBC 加密时所用的初始化向量。
  • 数据长度：表示「数据」的长度，单位为字节。
  • 数据：表示具体的通信数据。

初始化向量 IV 可以公开，但要保证不可预测。

写在最后

本次我们升级了协议，使得协议可以抵御「唯密文攻击」，本系列将会持续完善这一协议。

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原文标题:「其他分享」从零设计通信协议（二）

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