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Counter Mode CTR ist eine Betriebsart in der Blockchiffren betrieben werden können um daraus eine Stromchiffre zu erzeug

Counter Mode

Counter Mode (CTR) ist eine Betriebsart, in der Blockchiffren betrieben werden können, um daraus eine Stromchiffre zu erzeugen. Hierbei wird ein erzeugter Geheimtextblock mittels XOR-Operation mit dem Klartext kombiniert.

Allgemeines Bearbeiten

Die Besonderheit des Counter Mode im Vergleich zu anderen Betriebsarten, stellt die Tatsache dar, dass der Initialisierungsvektor hier aus einer für jedes Chiffrat neu zu wählenden Zufallszahl (Nonce) verknüpft mit einem Zähler besteht, der mit jedem weiteren Block hochgezählt wird. Die Verknüpfung kann z. B. durch Konkatenation (Anhängen), Addition oder XOR erfolgen.

Verschlüsselung Bearbeiten

Zur Verschlüsselung wird ein Initialisierungsvektor mit dem Schlüssel verschlüsselt und so ein Zwischenschlüssel produziert. Dieser wird im Anschluss mittels einer XOR-Operation mit dem Klartext kombiniert. Daraus entsteht der Geheimtext.

Entschlüsselung Bearbeiten

Zur Entschlüsselung wird wieder derselbe Zähler mit dem Schlüssel verschlüsselt, um den gleichen Zwischenschlüssel zu erhalten. Dieser wird nun mittels einer XOR-Operation auf den Geheimtext angewendet, so dass der Klartext wiedergewonnen wird.

Vorteile Bearbeiten

Counter Mode ist wie Output Feedback Mode ein Betriebsmodus, der es erlaubt, eine Blockchiffre als Stromchiffre zu betreiben. Die Vorteile des OFB-Modus gegenüber Cipher Block Chaining Mode, Cipher Feedback Mode und anderen Modi, welche klartextabhängige Daten für den nächsten Block weiterverwenden, kommen auch hier zum Tragen:

  • Bitfehler bei der Übertragung ergeben Fehler bei nur den entsprechenden Bits des Klartextes (anstatt einen ganzen Block bzw. eventuell sogar einen weiteren Block unbrauchbar zu machen)
  • Verschlüsselung und Entschlüsselung sind identisch, daher können hier auch Einwegfunktionen verwendet werden
  • Der Schlüsselstrom kann vorausberechnet werden.

Im Gegensatz zum OFB-Modus aber hängt der Schlüssel für einen Block nicht vom Schlüssel für den vorherigen Block ab, daher:

  • hat man hier wahlfreien Zugriff auf jeden verschlüsselten Block und
  • sämtliche Ver- und Entschlüsselungsoperationen können parallel durchgeführt werden.

Anwendungsgebiete Bearbeiten

  • In ZIP-Archiven in Kombination mit AES.
  • In TLS 1.2 in Kombination mit AES (als Bestandteil im Betriebsmodus GCM).
  • In Off-the-Record Messaging in Kombination mit AES.
  • In der Payload Verschlüsselung im Bluetooth Link Layer (AES-CTR).

Literatur Bearbeiten

  • Claudia Eckert: IT-Sicherheit. 5. Auflage. 2008, ISBN 978-3-486-58270-3.
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Veröffentlichungsdatum:
Counter Mode CTR ist eine Betriebsart in der Blockchiffren betrieben werden konnen um daraus eine Stromchiffre zu erzeugen Hierbei wird ein erzeugter Geheimtextblock mittels XOR Operation mit dem Klartext kombiniert Inhaltsverzeichnis 1 Allgemeines 2 Verschlusselung 3 Entschlusselung 4 Vorteile 5 Anwendungsgebiete 6 LiteraturAllgemeines BearbeitenDie Besonderheit des Counter Mode im Vergleich zu anderen Betriebsarten stellt die Tatsache dar dass der Initialisierungsvektor hier aus einer fur jedes Chiffrat neu zu wahlenden Zufallszahl Nonce verknupft mit einem Zahler besteht der mit jedem weiteren Block hochgezahlt wird Die Verknupfung kann z B durch Konkatenation Anhangen Addition oder XOR erfolgen Verschlusselung BearbeitenZur Verschlusselung wird ein Initialisierungsvektor c t r i displaystyle ctr i nbsp mit dem Schlussel K displaystyle K nbsp verschlusselt und so ein Zwischenschlussel produziert Dieser wird im Anschluss mittels einer XOR Operation mit dem Klartext kombiniert Daraus entsteht der Geheimtext C i P i E K c t r i displaystyle C i P i oplus E K ctr i nbsp nbsp Entschlusselung BearbeitenZur Entschlusselung wird wieder derselbe Zahler c t r i displaystyle ctr i nbsp mit dem Schlussel K displaystyle K nbsp verschlusselt um den gleichen Zwischenschlussel zu erhalten Dieser wird nun mittels einer XOR Operation auf den Geheimtext angewendet so dass der Klartext wiedergewonnen wird P i C i E K c t r i displaystyle P i C i oplus E K ctr i nbsp nbsp Vorteile BearbeitenCounter Mode ist wie Output Feedback Mode ein Betriebsmodus der es erlaubt eine Blockchiffre als Stromchiffre zu betreiben Die Vorteile des OFB Modus gegenuber Cipher Block Chaining Mode Cipher Feedback Mode und anderen Modi welche klartextabhangige Daten fur den nachsten Block weiterverwenden kommen auch hier zum Tragen Bitfehler bei der Ubertragung ergeben Fehler bei nur den entsprechenden Bits des Klartextes anstatt einen ganzen Block bzw eventuell sogar einen weiteren Block unbrauchbar zu machen Verschlusselung und Entschlusselung sind identisch daher konnen hier auch Einwegfunktionen verwendet werden Der Schlusselstrom kann vorausberechnet werden Im Gegensatz zum OFB Modus aber hangt der Schlussel fur einen Block nicht vom Schlussel fur den vorherigen Block ab daher hat man hier wahlfreien Zugriff auf jeden verschlusselten Block und samtliche Ver und Entschlusselungsoperationen konnen parallel durchgefuhrt werden Anwendungsgebiete BearbeitenIn ZIP Archiven in Kombination mit AES In TLS 1 2 in Kombination mit AES als Bestandteil im Betriebsmodus GCM In Off the Record Messaging in Kombination mit AES In der Payload Verschlusselung im Bluetooth Link Layer AES CTR Literatur BearbeitenClaudia Eckert IT Sicherheit 5 Auflage 2008 ISBN 978 3 486 58270 3 Betriebsmodi von Blockchiffren Ohne Authentifizierung ECB CBC CFB OFB CTR XTSMit Authentifizierung CCM GCM EAX Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Counter Mode amp oldid 223082439