As cifras de bloco operam em blocos de tamanho fixo, geralmente de 64 ou 128 bits. Para cifrar mensagens cujo comprimento ultrapasse o tamanho do bloco, existem vários modos de operação. A maioria apenas confere confidencialidade; algumas proporcionam confidencialidade e autenticação. Este texto é um resumo dos principais modos de operação das cifras de bloco.

ECB - Electronic codebook

O modo de operação mais simples é o electronic codebook - ECB (livro de código eletrônico). A mensagem clara é fracionada em blocos de tamanho fixo e cada bloco é cifrado isoladamente. No final, a mensagem cifrada é obtida pela concatenação dos blocos cifrados.

Cifragem modo Electronic Codebook - ECB

Decifração modo Electronic Codebiik - ECB

A desvantagem deste método é que blocos de texto claro iguais produzem também blocos cifrados iguais, ou seja, o método não esconde o padrão dos dados. Este modo de operação não acrescenta nada à confidencialidade proporcionada pela cifra. A comparação do resultado da aplicação de uma cifra de bloco nos dados de uma imagem gráfica, usando diversos modos de operação, mostra de forma clara a contribuição à confidencialidade proporcionada pelos modos de operação.

Imagem original

Imagem com ECB

Imagem não ECB

A imagem da direita mostra o aspecto da imagem original cifrada com CBC, CTR ou qualquer outro modo de operação mais seguro. Estes modos fazem com que a imagem cifrada não guarde resquícios da imagem origianl porque introduzem distúrbios (chamados de ruído) de forma aleatória (ou randômica). Esta aparência, no entanto, não garante que o método de cifragem aplicado seja seguro. Mesmo uma cifra de baixíssima segurança pode introduzir ruído.

O modo ECB também pode fazer com que protocolos sem proteção de integridade se tornem ainda mais vulneráveis a ataques, principalmente a ataques de replay (veja em Criptoanálise/Tipos de ataque).

CBC - Cipher-block chaining

No modo de operação cipher-block chaining - CBC (corrente de blocos), é feita uma operação XOR entre cada novo bloco de texto claro com o bloco cifrado obtido na etapa imediatamente anterior. Desta forma, cada um dos blocos cifrados depende de todos os blocos de texto claro anteriores.

Cifragem modo Cipher-block Chaining - CBC

Decifração modo Cipher-block Chaining - CBC

O CBC é um dos modos de operação mais utilizados. Sua maior desvantagem é ser sequencial. Como não pode ser usado em paralelo (pois sempre depende do resultado anterior), seu uso dificulta o processamento de blocos em paralelo, o que melhoraria o desempenho do método.