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.
Zweck
Er erlaubt einem Blockchiffre mit fester Blockgröße, Daten variabler Länge sicher zu verarbeiten, und kann Vertraulichkeit, Integrität oder Authentifizierung bereitstellen.
Mechanismus
ECB verschlüsselt jeden Block unabhängig (unsicher); CBC XOR-verknüpft den vorherigen Geheimtextblock mit dem nächsten Klartextblock; CTR verschlüsselt Zähler, um einen Schlüsselstrom zu erzeugen; GCM fügt über CTR ein GF(2^128)-Polynom-MAC hinzu. AEAD-Modi (GCM, CCM) bieten Vertraulichkeit und Integrität gemeinsam.
Anwendungsfälle
- AES-GCM in TLS-Verbindungen
- AES-CBC zur Dateiverschlüsselung
- AES-CTR für Stromverschlüsselung
- AES-CCM in WPA2-Funknetzen
Beispiele
- Eingabe
AES + GCM + IVOutputciphertext + 16-byte authentication tagAEAD mode
Häufige Fehler
- Using ECB mode on structured data (the penguin image)
- Use GCM, or CBC with HMAC
Verwandte Begriffe
ECB (Electronic Codebook)
Der ECB-Modus verschlüsselt jeden Block unabhängig, sodass identische Klartextblöcke identische Geheimtextblöcke erzeugen; er ist unsicher und nur für Einzelblock- oder Zufallsdaten geeignet. 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
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
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. 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