Cipher Feedback Mode

Cipher Feedback Mode (CFB) ist eine Betriebsart, in der Blockchiffren betrieben werden können. Dabei wird ein Blockalgorithmus wie beispielsweise Data Encryption Standard oder Advanced Encryption Standard genutzt, um daraus einen Stromchiffre zu bilden.

In diesem Modus wird, wie in der Abbildung dargestellt, die Ausgabe des Blockchiffre mit dem Klartext bitweise per XOR (exklusives ODER) verknüpft um daraus den Geheimtext zu bilden. Dieses Verfahren bzw. Modus ergibt damit einen Stromchiffre. Die ausgegebenen Geheimtextdaten werden gleichzeitig als Eingabe für den nächsten Blockchiffreblock genutzt und ergeben damit als wesentlicher Unterschied zu dem Output Feedback Mode (OFB) eine Selbstsynchronisation. Dies bedeutet, dass der Empfänger bei der Entschlüsselung nicht den genauen Inhalt der Blockchriffre kennen muss bzw. durch geeignete, zusätzliche Übertragungsverfahren im Rahmen der Übertragungsprotokolle mitgeteilt bekommen muss.

Der Initialisierungsverktor ist ähnlich wie bei dem Cipher Block Chaining Mode (CBC) als ein Startwert zu sehen und vom gewählten (geheimen) Schlüssel unabhängig.

Der Blockchiffre am Empfänger wird dabei bei der Entschlüsselung des Chiffrates, wie in obiger Abbildung dargestellt, ebenfalls wie bei der Verschlüsselung betrieben, erzeugt also bei gleichen Initialisierungsvektor und gleichen Schlüssel die gleiche binäre Datenfolge mit der die XOR-Operation des Sender rückgängig gemacht werden kann. Das Blockbild zeigt auch den wesentlichen Nachteil dieses Stromchiffre: Durch nur einen einzigen Bitfehler der durch die Übertragung auftreten kann, wird im aktuellen Klartextdatenblock genau ein Bitfehler erzeugt und zusätzlich im nachfolgenden Datenblock im Mittel genau 50% der Datenbits zerstört. Diese Fehlerfortpflanzung ist ähnlich wie bei dem Blockmode Cipher Block Chaining Mode (CBC) zu sehen und erschwert bzw. verunmöglicht eine Vorwärtsfehlerkorrektur des Klartextes.

Trotz der Vorteile der selbstsynchronisierenden Eigenschaft wird CFB in Praxis nur selten eingesetzt: Spielt die Fehlerfortpflanzung auf den nächsten Block in einer bestimmten Anwendung keine Rolle bzw. wird durch geeignete zusätzliche Verfahren diese kompensiert kommt meist CBC zur Anwendung. Wird ein Stromchiffre ohne Fehlerfortpflanzung in einer Anwendung benötigt, kommt meist der Modus OFB zu Anwendung.