9 计数器工作模式
9.1 变量定义
CTR工作模式采用以下变量。 a）输入变量： 1） q q q个明文分组 P 1 , P 2 , . . . , P q P_1,P_2,...,P_q P1,P2,...,Pq组成的序列(包括) P 1 , P 2 , . . . , P q ? 1 P_1,P_2,...,P_{q-1} P1,P2,...,Pq−1都为 n n n比特， P q P_q Pq为 d d d比特且 0 < d ≤ n 0 < d \le n 0<d≤n）； 2）密钥 K K K，需要加解密操作方约定一致，长度由分组密码算法 E E E决定； 3） q q q个计数序列 T 1 , T 2 , . . . , T q T_1,T_2,...,T_q T1,T2,...,Tq，需要加解密操作方约定一致，每个都为 n n n比特。 b）中间变量： 1） q q q个密码输出变量 Y 1 , Y 2 , . . . , Y q Y_1,Y_2,...,Y_q Y1,Y2,...,Yq所组成的序列，每个变量都为 n n n比特； 2）临时变量 Z Z Z,长度为 d d d比特。 c）输出变量： q q q个密文分组 C 1 , C 2 , . . . , C q C_1,C_2,...,C_q C1,C2,...,Cq所组成的序列（其中 C 1 , C 2 , . . . , C q − 1 C_1,C_2,...,C_{q-1} C1,C2,...,Cq−1都为 n n n比特， C q C_q Cq为 d d d比特且 0 < d ≤ n 0 < d \le n 0<d≤n）。
9.2 CTR的加密方式描述
加密运算按照四个步骤进行： a）加密计数序列： Y i = E k ( T i ) i = 1 , 2 , . . . , q Y_i=E_k(T_i) \quad i=1,2,...,q Yi=Ek(Ti)i=1,2,...,q； b）加密前 q − 1 q-1 q−1个明文分组： C i = P i ⊕ Y i i = 1 , 2 , . . . , q − 1 C_i=P_i \oplus Y_i \quad i=1,2,...,q-1 Ci=Pi⊕Yii=1,2,...,q−1； c）选择 Y q Y_q Yq左侧的 d d d比特： Z = d ∼ Y q Z=d \sim Y_q Z=d∼Yq； d）加密最后一个明文分组： C q = P q ⊕ Z C_q=P_q \oplus Z Cq=Pq⊕Z。 此过程如下图所示。
9.3 CTR的加密方式示例
本示例使用的分组密码是GB/T 32907——2016中规定的SM4算法。所有变量采用“左高右低”的方式标记，即变量最左侧为其最高位。 此例所选的初始计数器为（十六进制）F0F1F2F3 F4F5F6F7 F8F9FAFB FCFDFEFF。 密钥密钥为（十六进制）：2B7E1516 28AED2A6 ABF71588 09CF4F3C。 明文是（十六进制）：6BC1BEE2 2E409F96 E93D7E11 7393172A AE2D8A57 1E03AC9C 9EB76FAC 45AF8E51 30C81C46 A35CE411 E5FBC119 1A0A52EF F69F2445 DF4F9B17 AD2B417B E66C3710。 i = 1 i=1 i=1时： T 1 = T_1= T1= F0F1F2F3 F4F5F6F7 F8F9FAFB FCFDFEFF Y 1 = E k ( T 1 ) = Y_1=E_k(T_1)= Y1=Ek(T1)= 7F6FF490 973A0C58 FB2BB2C8 EB7066EB C 1 = P 1 ⊕ Y 1 = C_1=P_1 \oplus Y_1= C1=P1⊕Y1= (6BC1BEE2 2E409F96 E93D7E11 7393172A) ⊕ \oplus ⊕ (7F6FF490 973A0C58 FB2BB2C8 EB7066EB) = = = 14AE4A72 B97A93CE 1216CCD9 98E371C1 i = 2 i=2 i=2时： T 2 = T 1 + 1 = T_2=T_1+1= T2=T1+1= F0F1F2F3 F4F5F6F7 F8F9FAFB FCFDFF00 Y 2 = E k ( T 2 ) = Y_2=E_k(T_2)= Y2=Ek(T2)= CEDA65DC 7D4711F1 3F2E4AA9 A053AFCA C 2 = P 2 ⊕ Y 2 = C_2=P_2 \oplus Y_2= C2=P2⊕Y2= (AE2D8A57 1E03AC9C 9EB76FAC 45AF8E51) ⊕ \oplus ⊕ (CEDA65DC 7D4711F1 3F2E4AA9 A053AFCA) = = = 60F7EF8B 6344BD6D A1992505 E5FC219B i = 3 i=3 i=3时： T 3 = T 2 + 1 = T_3=T_2+1= T3=T2+1= F0F1F2F3 F4F5F6F7 F8F9FAFB FCFDFF01 Y 3 = E k ( T 3 ) = Y_3=E_k(T_3)= Y3=Ek(T3)= 3B384BBE CF019101 D9F48748 8675E008 C 3 = P 3 ⊕ Y 3 = C_3=P_3 \oplus Y_3= C3=P3⊕Y3= (30C81C46 A35CE411 E5FBC119 1A0A52EF) ⊕ \oplus ⊕ (3B384BBE CF019101 D9F48748 8675E008) = = = 0BF057F8 6C5D7510 3C0F4651 9C7FB2E7 i = 4 i=4 i=4时： T 4 = T 3 + 1 = T_4=T_3+1= T4= 标签： a93z73m9bm9n传感器