CTR (Counter Mode)

CTR モードはブロック暗号をストリーム暗号に変える: 増分カウンタを暗号化してキーストリームを生成し、平文と XOR する。並列処理とランダムアクセスを支えるが、完全性は提供しない。

目的

ストリーム暗号としてパディング不要で動作しつつ、並列暗号化とランダムアクセスでの復号を可能にする。

メカニズム

暗号化: C_i = P_i ⊕ E_K(nonce || counter_i)。カウンタは初期値から増分し、nonce は一意でなければならない。ブロックは独立なので並列化できる。認証されないため、MAC（例: CCM）と併用するか GCM を使う。

ユースケース

AES-CTR のストリーム暗号化
暗号データへのランダムアクセス（ディスクなど）
パラレルな暗号化処理
AES-GCM の基盤

例

入力

nonce + counter 0,1,2...

Output

keystream blocks

Parallelizable

よくあるエラー

Nonce reuse replays the keystream: Use a unique nonce per message

関連用語

CBC (Cipher Block Chaining)

CBC モードは、暗号化前に直前の暗号文ブロックと現在の平文ブロックを XOR するため、同一の平文ブロックも異なる暗号文になる。ランダムな IV が必要である一方、完全性の認証は提供しない。

GCM (Galois/Counter Mode)

GCM（Galois/Counter Mode）は CTR 暗号と GHASH 認証を組み合わせた AEAD モードであり、機密性と完全性を同時に提供し、TLS 1.2/1.3 の推奨モードである。

Mode of Operation

運用モード（mode of operation）は、ブロック暗号を任意長のデータに適用するための方式で、暗号化時に複数の平文ブロックをどう連結するかを定義する。代表的なものにECB、CBC、CTR、GCMがある。

ノンス（nonce、number used once）は暗号化で一度だけ使われる値である。IVと似るが、ランダム性よりも一意性を重視し、ストリーム暗号やAEADで広く使われる。

関連ツール

AES 暗号化ツール

Encrypt text or binary data with AES (CBC/GCM/ECB) using Web Crypto API。無料、プライベート、100%クライアントサイド。

AES-CTR 暗号化ツール

AES-CTR モード（NIST SP 800-38A、Web Crypto ネイティブ実装）でテキストを暗号化 — NIST 公式テストベクトル（F.5.1/F.5.3/F.5.5）とバイト単位で検証済みの本物のアルゴリズム（OpenSSL と相互確認）。128/192/256 ビット鍵、16 バイト IV（完全な初期カウンターブロック）。無料・プライベート・100% クライアントサイド。同一鍵で IV を再使用しないでください。

AES-CTR 復号ツール

AES-CTR 暗号文（NIST SP 800-38A、Web Crypto ネイティブ実装）を復号 — NIST 公式テストベクトルとバイト単位で検証済みの本物のアルゴリズム（OpenSSL と相互確認）。鍵は 16/24/32 バイト、IV はちょうど 16 バイト（暗号化時に使用したのと同じ完全な初期カウンターブロック）。暗号文の入力形式は出力形式オプション（hex/base64）に従います。無料・プライベート・100% クライアントサイド。

References