Al fine di usare il DES in una varietà di applicazioni crittografiche sono state sviluppate per esso quattro modalità operattive:
Il modello più semplice è l'ECB (Electronic Codebook chaining). In esso un messaggio in chiaro x1x2 ... xn, dove ogni xi rappresenta un blocco di 64 bit) viene cifrato applicando ripetutamente ad ogni blocco xi l'algoritmo DES, sempre con la stessa chiave k, producendo un testo cifrato y1y2 ... yn.
Quindi i valori dei blocchi yi sono dati da:
yi = DESk(xi)
Lo schema è illustrato in figura 4.1.1.
L'unico problema con questo metodo si ha quando il messaggio è costituito da un numero di bit che non è un multiplo di 64, cioè quando l'ultimo blocco non contiene esattamente 64 bit, ma di meno. La soluzione per questo caso non è definita dallo standard, ma bisogna convenire su come risolverlo.
L'idea potrebbe essere quella di inserire del testo opportuno alla fine del blocco, in modo tale che, in fase di decifratura, possa essere semplice distinguere il testo aggiunto da quello originale. Una possibile soluzione è quella di aggiungere al messaggio originale la sequenza 100...0, in modo da completare l'ultimo blocco a 64 bit. Naturalmente, questa operazione deve essere fatta anche quando l'ultimo blocco è già di 64 bit, in modo da stabilire un criterio generale.
Questo significa che, in fase di decifratura si sa con certezza che la stringa finale del messaggio decifrato, cioè la stringa 100...0, è stata aggiunta in fase di cifratura, e quindi non viene considerata come facente parte del messaggio originario.
L'operazione di decifratura (figura 4.1.2) considera un blocco alla volta del messaggio, così come accadeva per la cifratura, applicando però in questo caso l'algoritmo di decifratura DES.
Il vantaggio di questo metodo sta nella sua rapidità di esecuzione. Lo svantaggio è dato dal fatto che, durante la trasmissione del messaggio, potrebbe verificarsi sia la perdita di un blocco che l'attacco da parte di un nemico. In particolare, quest'ultimo potrebbe sostituire un blocco con un altro, senza la possibilità che colui che riceve il messaggio possa accorgersene. Per esempio egli potrebbe cambiare in un messaggio il blocco "$1900" con "$9100", oppure il blocco "do" con "do not" senza essere scoperto. Questo è dovuto alla mancanza di dipendenza tra i vari blocchi.