GCM (аббр. от — счётчик с аутентификацией Галуа) — широко применяющийся режим работы симметричных блочных шифров, имеющий высокую эффективность и производительностьLemsitzer, Wolkerstorfer, Felber, Braendli, Multi-gigabit GCM-AES Architecture Optimized for FPGAs. CHES '07: Proceedings of the 9th international workshop on Cryptographic Hardware and Embedded Systems, 2007.. Является режимом аутентифицированного шифрования (AEAD)В англоязычной литературе это называется AEAD — Authenticated Encryption with Associated Data. В криптографии ГОСТ такого режима нет., предоставляя как конфиденциальность, так и аутентификацию переданных данных (гарантируя их целостность).
Режим GCM определяется для блочных шифров с размером блока в 128 бит. Существует вариант GCM под названием GMAC, предоставляющий лишь аутентификацию данных, он может использоваться как инкрементальный код аутентификации сообщений. И GCM и GMAC принимают на вход вектор инициализации произвольной длины. Алгоритм не ограничен патентами.
Благодаря наличию кода аутентификации (имитовставки), данный режим аутентифицированного шифрования позволяет получателю легко обнаружить любые изменения сообщения (как зашифрованного, так и дополненного информацией, переданной открыто), прежде чем начать его расшифровку, что значительно улучшает защиту от искажений, атак активного MITM и (например от для CBC-режима).
Стандарт NIST США с 2007 годаNIST Special Publication 800-38D , November, 2007, Recommendation for BlockCipher Modes of Operation:Galois/Counter Mode (GCM) and GMAC..
Принцип работы
В обычном режиме шифрования CTR (счётчик) входные блоки нумеруются последовательно, номер блока шифруется блочным алгоритмом E (обычно AES). Выход функции шифрования используется в операции XOR (исключающее или) с открытым текстом для получения шифротекста. Как и для других режимов на базе счётчиков, схема представляет собой потоковый шифр, поэтому обязательным является использование уникального вектора инициализации для каждого шифруемого потока данных.
В GCM используется функция Галуа «Mult» («GHASH(H, A, C)»), которая комбинирует блоки шифротекста и код аутентификации, чтобы получить тег аутентификации. На вход функции подается ключ хеширования H, являющийся результатом шифрования 128 нулевых битов на ключе K, т.е. H=E(K, 0^128). Тег аутентификации используется для проверки целостности сообщения. По каналу передаются: IV, блоки шифротекста, и код аутентификации (16 байтов). По своим свойствам режим GCM (GMAC) похож на HMAC.
GCM режим подвергся критике в мире встраиваемых систем со стороны Silicon Labs, поскольку параллельная обработка не подходит для эффективного использования криптографических аппаратных движков и, следовательно, снижает производительность шифрования для некоторых наиболее чувствительных к производительности устройств.
Применение Режим GCM используется в IEEE 802.1AE (MACsec) для безопасного Ethernet, беспроводном IEEE 802.11ad (WiGig в 60-ГГц полосе), "Fibre Channel Security Protocols" (FC-SP) от ANSI (INCITS), формате хранения на цифровых лентах IEEE P1619.1, в стандартах IPsec от IETFRFC 4106 The Use of Galois/Counter Mode (GCM) in IPsec Encapsulating Security Payload (ESP)RFC 4543 The Use of Galois Message Authentication Code (GMAC) in IPsec ESP and AH, может применяться в SSHRFC 5647 AES Galois Counter Mode for the Secure Shell Transport Layer Protocol и TLS (версии 1.2 и новее)RFC 5288 AES Galois Counter Mode (GCM) Cipher Suites for TLSRFC 6367 Addition of the Camellia Cipher Suites to Transport Layer Security (TLS). Применяется в VPN решениях, в OpenVPN присутствует с версии 2.3.3 (в шифрах AES-256-GCM-SHA384 и AES-128-GCM-SHA256).
См. также Режим шифрования
Примечания
Ссылки NIST Special Publication SP800-38D defining GCM and GMAC RFC 4106: The Use of Galois/Counter Mode (GCM) in IPsec Encapsulating Security Payload (ESP) RFC 4543: The Use of Galois Message Authentication Code (GMAC) in IPsec ESP and AH RFC 5288: AES Galois Counter Mode (GCM) Cipher Suites for TLS RFC 6367: Addition of the Camellia Cipher Suites to Transport Layer Security (TLS) IEEE 802.1AE — Media Access Control (MAC) Security IEEE Security in Storage Working Group developed the P1619.1 standard INCITS T11 Technical Committee works on Fibre Channel — Security Protocols project. AES-GCM and AES-CCM Authenticated Encryption in Secure RTP (SRTP)
Симметричные схемы аутентичного шифрования - GCM в cryptowiki.net
Категория:Режимы шифрования