DES 對輸入的 1 位更改：為什麼當我將兩個輸入僅更改一位時，我會得到可預測的結果？
我預計兩個輸入（相同鍵）的 1 位更改將提供 50% 的輸出位（平均）的差異。但是當我測試它時，情況並非如此。但是，對於兩個“相同”的輸入，但密鑰相差一位，差異“是”如預期的那樣。為什麼會這樣？
範例 1（相同的密鑰，兩個輸入僅相差 1 位）
Key: 0123456789ABCDEF Input: 0123456789ABCDEF0123456789ABCDEF0123456789ABCDEF Output: 56CC09E7CFDC4CEF56CC09E7CFDC4CEF56CC09E7CFDC4CEF Key: 0123456789ABCDEF Input: 1123456789ABCDEF0123456789ABCDEF0123456789ABCDEF Output: 236617CA247292D156CC09E7CFDC4CEF56CC09E7CFDC4CEF從第 17 個字元開始，這兩個輸出是相同的。
範例 2：（密鑰相差 1 位，輸入相同）
Key: 0123456789ABCDEF Input: 0123456789ABCDEF0123456789ABCDEF0123456789ABCDEF Output: 56CC09E7CFDC4CEF56CC09E7CFDC4CEF56CC09E7CFDC4CEF Key: 1123456789ABCDEF Input: 0123456789ABCDEF0123456789ABCDEF0123456789ABCDEF Output: 472C14ED890C7CB5472C14ED890C7CB5472C14ED890C7CB5這裡的輸出完全不同。正如人們所期望的那樣。
DES 塊大小為 64 位，您的輸入是 3 個 DES 塊，您僅在第一個輸入塊中更改 1 位，並在 ECB 模式下加密整個輸入而無需填充；更改後的第一個輸出塊完全不同，第二個和第三個塊是相同的，應該是。
這是歐洲央行的運作模式：
DES 確實具有雪崩效應，並且在您的實驗中可見。
Key: 0123456789ABCDEF Input: 0123456789ABCDEF Output: 56CC09E7CFDC4CEF Key: 0123456789ABCDEF Input: 1123456789ABCDEF Output: 236617CA247292D1這改變了 64 位中的 38 位，這足夠接近 32 位的平均值。
你的第一個實驗的問題是你沒有執行 DES——你執行了一個基於 DES 的算法。DES是一種塊密碼，塊大小為 64 位：加密函式將 56 位密鑰¹和 64 位輸入（一個輸入塊）映射到 64 位輸出（一個輸出塊）。如果你想加密或解密一個比一個塊更短或更長的字元串，那麼單獨的 DES 是做不到的。要建構可以處理任意大小消息的密碼，您需要將分組密碼插入**操作模式**。
您使用了ECB操作模式，該模式僅適用於塊大小的倍數的輸入，並獨立加密每個塊。ECB 沒有雪崩效應——這應該是顯而易見的，因為通過構造一個輸入塊的內容只會影響相應輸出塊的內容。
ECB 不是一種適合安全的操作模式，除非在極少數情況下您需要加密大小正好是一個塊的數據。它僅由加密庫提供，因為建構庫不支持的操作模式有時很有用，但是您應該傳遞由單個塊組成的輸入。
最常見的數據機密性操作模式（即有效的加密）是帶有一些填充的CBC（CBC 本身需要輸入是塊大小的倍數，填充模式指定如何處理不是某些輸入的倍數塊大小）和點擊率。DES-CBC-PKCS#7、DES-CBC-X.923 和 DES-CTR 是三個可以處理任意³消息大小的密碼範例，它們都具有雪崩效應。
¹由於歷史原因，此 56 位密鑰的標準表示使用 64 位，每個字節中有一個奇偶校驗位。這沒有密碼學原因²，這只是一個歷史事故。
²事實上，DES 很有可能被縮減為 56 位，而不是原來的 64 位設計，專門為了使其更弱於暴力攻擊。
³更準確地說，任意數量的字節（甚至是 CTR 的任意數量的位），最大不超過略小於 $ 2^{2^n} \cdot 2^n $ 位在哪裡 $ n $ 是以位為單位的塊大小 - 基本上，您需要能夠適應一個塊中的塊數。這在實踐中不是問題。