libgcrypt如何递增CTR模式的计数器？

Question

我使用libgcrypt的CTR模式实现使用AES-256加密文件.我希望能够部分解密文件(例如,解密20个块中的5-10个块而不解密整个文件).

我知道通过使用CTR模式,我应该能够做到这一点.我所需要的只是知道正确的计数器.问题在于我所拥有的只是块0的初始计数器.例如,如果我想解密块5,我需要另一个计数器,通过对每个块的初始计数器执行一些操作来实现到5.

我似乎无法找到libgcrypt公开的API,以便为给定初始计数器的后续块计算计数器.

在给定块#0的计数器的情况下,如何计算后续块的计数器(例如块#5)？

Answer 1

如有疑问，请转到源。这是 gcrypt 的通用 CTR 模式实现 ( _gcry_cipher_ctr_encrypt()in cipher-ctr.c) 中增加计数器的代码：

for (i = blocksize; i > 0; i--)
  {
    c->u_ctr.ctr[i-1]++;
    if (c->u_ctr.ctr[i-1] != 0)
      break;
  }

在 libgcrypt 源代码的其他地方，还有其他更优化的计数器递增实现，例如在各种特定于密码的快速批量 CTR 加密实现中，但这种通用的恰好很好且可读。（当然，所有这些替代实现无论如何都需要产生相同的计数器值序列，以便 gcrypt 与自身保持兼容。）

好的，那么它实际上是做什么的呢？

好吧，查看上下文（或更具体地说，cipher-internal.h），很明显这c->u_ctr.ctr是一个blocksize无符号字节数组（其中blocksizeAES 等于 16 个字节）。上面的代码将其最后一个字节增加一，并检查结果是否回绕为零。如果没有，它就会停止；如果它确实换行，则代码然后移动到倒数第二个字节，递增它，检查它是否被换行，并继续循环直到它找到一个在递增时不回绕的字节，或者它已经递增所有blocksize字节。

因此，例如，如果您的原始计数器值是{0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0}，那么在递增后它将变为{0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1}。如果再增加，它会变得{0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,2}，那么{0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,3}，依此类推，直到到{0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,255}，在这之后的下一个计数器的值是{0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,0}（，之后{0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,1}，{0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,2}，{0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,3}等）。

当然，这实际上只是在算术上递增单个 ( blocksize× 8) 位整数，以大端字节序存储在内存中。