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2024-10-08T22:17:42Z

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'''Counter Mode''' ('''CTR''') ist eine [[Betriebsmodus (Kryptographie)|Betriebsart]], in der [[Blockchiffre]]n betrieben werden können, um daraus eine [[Stromchiffre]] zu erzeugen. Hierbei wird ein erzeugter Geheimtextblock mittels XOR-Operation mit dem Klartext kombiniert.

== Allgemeines ==
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 ==
Zur Verschlüsselung wird ein [[Initialisierungsvektor]] <math>ctr_i</math> mit dem Schlüssel <math>K</math> verschlüsselt und so ein Zwischenschlüssel produziert. Dieser wird im Anschluss mittels einer XOR-Operation mit dem Klartext kombiniert. Daraus entsteht der Geheimtext.
:<math>C_i=P_i \oplus E_K(ctr_i)</math>

[[Datei:CTR encryption 2.svg]]

== Entschlüsselung ==
Zur Entschlüsselung wird wieder derselbe Zähler <math>ctr_i</math> mit dem Schlüssel <math>K</math> ''verschlüsselt'', um den gleichen Zwischenschlüssel zu erhalten. Dieser wird nun mittels einer XOR-Operation auf den Geheimtext angewendet, so dass der Klartext wiedergewonnen wird.
:<math>P_i=C_i \oplus E_K(ctr_i)</math>

[[Datei:CTR decryption 2.svg]]

== Vorteile ==
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 ==
* In [[ZIP (Dateiformat)|ZIP]]-Archiven in Kombination mit [[Advanced Encryption Standard|AES]].
* In [[Transport Layer Security|TLS]] 1.2 in Kombination mit [[Advanced Encryption Standard|AES]] (als Bestandteil im Betriebsmodus [[Galois/Counter Mode|GCM]]).
* In [[Off-the-Record Messaging]] in Kombination mit [[Advanced Encryption Standard|AES]].
* In der Payload Verschlüsselung im Bluetooth Link Layer (AES-CTR).

== Literatur ==
* {{Literatur
| Autor = Claudia Eckert
| Titel = IT-Sicherheit
| Jahr = 2008
| Auflage = 5.
| ISBN = 978-3-486-58270-3
}}

{{Navigationsleiste Blockchiffremodi}}

[[Kategorie:Symmetrisches Kryptosystem]]

Counter Mode - Versionsgeschichte

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