16、加密模式与TLS协议详解

加密模式与TLS协议详解

在当今数字化的时代，数据安全至关重要。加密技术作为保障数据安全的重要手段，其中的一些加密模式和TLS协议在数据传输和存储中发挥着关键作用。下面将详细介绍GCM、CCM等加密模式以及TLS协议的相关内容。

1. 加密模式介绍

1.1 GCM模式

GCM（Galois/Counter Mode）是一种仅允许认证的模式。GCM和GMAC的初始化向量（IV）可以是任意长度。与其他块密码模式相比，即使使用相同的块密码，GCM在性能和效率方面也有显著特点。GCM能够充分利用并行处理，其实现可以有效地利用指令流水线或硬件流水线。而密码块链接（CBC）模式的效率和性能则会受到流水线停顿的影响。

在GCM模式中，与普通计数器模式类似，块被顺序编号，然后将这个块编号与初始化向量（IV）组合，使用块密码E（通常是AES）进行加密。加密结果与明文进行异或运算，生成密文。由于这本质上是一种流密码，因此对于每个加密流，必须使用不同的IV。

1.2 CCM模式

CCM（Counter with Cipher Block Chaining Message Authentication Code）模式，也称为带密码块链接消息认证码的计数器模式。它是一种经过验证的加密算法，旨在同时提供机密性和真实性。CCM模式仅适用于128位块的块密码。为确保给定密钥不会被多次使用，必须谨慎选择CCM的随机数（nonce），因为CCM派生自计数器（CTR）模式，而CTR模式本质上是一种流密码。

CCM模式将用于机密性的计数器（CTR）模式与用于认证的密码块链接消息认证码（CBC - MAC）相结合。采用“先认证后加密”