CTR模式

計數模式（CTR模式）加密是對一系列輸入數據塊(稱為計數)進行加密，產生一系列的輸出塊，輸出塊與明文異或得到密文。

簡介

CTR(Counter，計數)模式

對於最後的數據塊，可能是長u位的局部數據塊，這u位就將用於異或操作，而剩下的b-u位將被丟棄（b表示塊的長度）。CTR解密類似。這一系列的計數必須互不相同的。假定計數表示為T1, T2, …, Tn。CTR模式可定義如下：

CTR加密公式如下：

Cj = Pj XOR Ek(Tj)

C*n = P*n XOR MSBu(Ek(Tn)) j =1，2… n-1;

CTR解密公式如下：

Pj = Cj XOR Ek(Tj)

P*n = C*n XOR MSBu(Ek(Tn)) j =1，2 … n-1;

AES CTR模式的結構如圖5所示。

圖5 AES CTR的模式結構

Fig 5 Structure of AES CTRMode

加密方式：密碼算法產生一個16 位元組的偽隨機碼塊流，偽隨機碼塊與輸入的明文進行異或運算後產生密文輸出。密文與同樣的偽隨機碼進行異或運算後可以重產生明文。

特點

CTR 模式被廣泛用於 ATM 網路安全和 IPSec套用中，相對於其它模式而言，CTR模式具有如下特點：

■ 硬體效率：允許同時處理多塊明文 / 密文。

■ 軟體效率：允許並行計算，可以很好地利用 CPU 流水等並行技術。

■ 預處理：算法和加密盒的輸出不依靠明文和密文的輸入，因此如果有足夠的保證安全的存儲器，加密算法將僅僅是一系列異或運算，這將極大地提高吞吐量。

■ 隨機訪問：第 i 塊密文的解密不依賴於第 i-1 塊密文，提供很高的隨機訪問能力

■ 可證明的安全性：能夠證明 CTR 至少和其他模式一樣安全（CBC, CFB, OFB, ...）

■ 簡單性：與其它模式不同，CTR模式僅要求實現加密算法，但不要求實現解密算法。對於 AES 等加/解密本質上不同的算法來說，這種簡化是巨大的。

■ 無填充，可以高效地作為流式加密使用。