GCM (Galois/Counter Mode)
GCM ist ein AEAD-Modus, der CTR-Verschlüsselung mit GHASH-Authentisierung kombiniert und zugleich Vertraulichkeit und Integrität bietet; es ist der bevorzugte Modus von TLS 1.2/1.3.
Zweck
Bietet Verschlüsselung und Authentisierung in einem Durchgang und vermeidet den zweistufigen Overhead und die Implementierungsfallen von CBC+HMAC.
Mechanismus
Der CTR-Modus verschlüsselt den Klartext. GHASH berechnet mit dem Schlüssel H = E_K(0^128) ein polynomiales MAC über die Geheimtextblöcke und das AAD in GF(2^128) und erzeugt ein 128-Bit-Authentisierungstag. Schlägt die Tag-Verifikation fehl, wird der Geheimtext verworfen.
Anwendungsfälle
- AES-GCM-Verschlüsselungssuiten von TLS 1.2/1.3
- IPsec ESP
- WPA3-Funk
- Speicherverschlüsselung
Beispiele
- Eingabe
key + IV + plaintext + AADOutputciphertext + 16-byte tagAEAD
Häufige Fehler
- IV/nonce reuse breaks both confidentiality and integrity
- Use a counter or random IV and never repeat it
Verwandte Begriffe
CTR (Counter Mode)
Der CTR-Modus macht eine Blockchiffre zur Stromchiffre: Er verschlüsselt einen hochzählenden Counter, um einen Keystream zu erzeugen, der mit dem Klartext XOR-verknüpft wird; er erlaubt Parallelität und Direktzugriff, bietet aber keine Integrität. GLOSSAR
CBC (Cipher Block Chaining)
Der CBC-Modus verknüpft den vorherigen Geheimtextblock per XOR mit dem aktuellen Klartext, bevor verschlüsselt wird, sodass identische Klartextblöcke unterschiedliche Geheimtexte ergeben; er erfordert einen zufälligen IV, bietet aber keine Integritätsauthentifizierung. GLOSSAR
Mode of Operation
Ein Betriebsmodus ist ein Schema, das einem Blockchiffre die Verarbeitung beliebig langer Daten ermöglicht, indem es definiert, wie mehrere Klartextblöcke während der Verschlüsselung verkettet werden; gängige Modi sind ECB, CBC, CTR und GCM. GLOSSAR
IV (Initialization Vector)
Ein Initialisierungsvektor (IV) ist eine Eingabe, die Zufälligkeit in Blockchiffre-Modi einspeist, sodass derselbe Klartext bei jeder Verschlüsselung unterschiedliche Chiffre erzeugt. GLOSSAR
Nonce
Ein Nonce (number used once) ist ein beim Verschlüsseln nur einmal verwendeter Wert; ähnlich einem IV, aber mit Betonung der Eindeutigkeit statt des Zufalls, üblich bei Stromchiffren und AEAD. GLOSSAR