如题所述
在探索了ECB、CFB、OFB和CTR的基本工作模式后，我们发现它们各有优势，但都缺少密文消息完整性校验功能。这时候，GCM模式应运而生，它以CTR模式为基础，结合GMAC的独特特性，为数据加密提供了全面的保护。
首先，我们来了解一下MAC和它的变种GMAC。MAC，即Message Authentication Code，是密码学中的关键工具，它基于密钥生成一个固定长度的验证码，也被称为Auth Tag。其使用流程严谨，需双方共享密钥，Sender通过Key和算法计算出Message的MAC，只有当Receiver验证通过（MAC == MAC_1），我们才能确认消息无篡改且由Sender发出。
MAC虽然与哈希类似，但其生成和验证过程需要密钥参与，这使其更为安全。GMAC是GMAC（Galois Message Authentication Code）的缩写，它利用伽罗华域的特殊性质，为MAC的计算提供了更高效的手段。
GCM，全称为Galois/Counter Mode，巧妙地融合了GMAC和CTR的优点。在CTR的基础上，GCM引入了GMAC，解决了CTR模式在消息完整性校验上的不足。它的加密过程涉及明文P、加密密钥Key、初始向量IV和附加消息F。
GCM加密的步骤相当细致，主要包括以下步骤：首先，将明文分割成小块，如P1、P2等；接着，使用Key计算累加计数器c0至cn，并通过密钥H进行操作；IV与计数器的组合IV_c0被加密为IVC0；然后，GMAC算法用于计算附加消息F的F1，与C1异或得到FC1；这个过程一直重复，直至加密完所有块，并通过GMAC结合FCn和IVC0生成MAC，确保数据完整性和来源的准确性。
尽管GCM的加密细节可能较少在公开资料中详述，本文基于维基百科的介绍进行了梳理，但我们必须认识到，GCM的复杂性使其成为现代加密技术中的重要支柱。它的出现，不仅解决了加密的效率问题，更在保证数据安全和完整性上起到了关键作用。
首先，我们来了解一下MAC和它的变种GMAC。MAC，即Message Authentication Code，是密码学中的关键工具，它基于密钥生成一个固定长度的验证码，也被称为Auth Tag。其使用流程严谨，需双方共享密钥，Sender通过Key和算法计算出Message的MAC，只有当Receiver验证通过（MAC == MAC_1），我们才能确认消息无篡改且由Sender发出。
MAC虽然与哈希类似，但其生成和验证过程需要密钥参与，这使其更为安全。GMAC是GMAC（Galois Message Authentication Code）的缩写，它利用伽罗华域的特殊性质，为MAC的计算提供了更高效的手段。
GCM，全称为Galois/Counter Mode，巧妙地融合了GMAC和CTR的优点。在CTR的基础上，GCM引入了GMAC，解决了CTR模式在消息完整性校验上的不足。它的加密过程涉及明文P、加密密钥Key、初始向量IV和附加消息F。
GCM加密的步骤相当细致，主要包括以下步骤：首先，将明文分割成小块，如P1、P2等；接着，使用Key计算累加计数器c0至cn，并通过密钥H进行操作；IV与计数器的组合IV_c0被加密为IVC0；然后，GMAC算法用于计算附加消息F的F1，与C1异或得到FC1；这个过程一直重复，直至加密完所有块，并通过GMAC结合FCn和IVC0生成MAC，确保数据完整性和来源的准确性。
尽管GCM的加密细节可能较少在公开资料中详述，本文基于维基百科的介绍进行了梳理，但我们必须认识到，GCM的复杂性使其成为现代加密技术中的重要支柱。它的出现，不仅解决了加密的效率问题，更在保证数据安全和完整性上起到了关键作用。
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