NIST SP 800-38D：GCM与GMAC推荐——高级加密标准模式

NIST Special Publication 800-38D，发布于2007年11月，是一份由美国国家标准化研究所（NIST）发布的关于块密码操作模式的推荐标准。这份报告关注的是Galois/Counter Mode (GCM) 和其关联的GMAC（Galois Message Authentication Code）。GCM是一种高级加密标准（AES），特别是针对数据加密和消息认证的组合方案，它在信息安全领域具有重要意义。 GCM是由NIST计算机安全分部提出的一种安全高效的块密码模式，它结合了加密和认证功能于一体，显著简化了实际应用中的加密流程。在GCM中，数据被分成固定大小的块进行加密，同时使用一个计数器（Counter）生成伪随机序列，这个伪随机序列既用于对数据进行XOR操作实现加密，也作为认证字段的一部分，提供了数据完整性和来源验证。 GCM的优点包括： 1. **安全性与效率**：GCM提供了一种形式化的安全证明，证明它在某些情况下能抵抗针对密码模式的已知攻击，如选择明文攻击（CBC模式的弱点）。同时，它通过一次性加密（nonce-based encryption）和加密后的认证，实现了加密和认证的高效执行。 2. **完整性与认证**：GCM能够同时提供数据的保密性和完整性，因为它的认证部分基于对数据块进行的计算，确保数据在传输过程中未被篡改。 3. **简洁性**：GCM设计简单，易于实现和集成到现有的安全系统中，减少了错误和安全漏洞的可能性。 4. **MAC与加密的整合**：GMAC是GCM的一个衍生，专用于生成消息认证码，它在GCM的基础上提供了独立的、安全的MAC服务，可以单独使用，也可以与GCM的数据加密功能结合。 NIST 800-38D的发布，旨在促进信息安全实践的进步，为技术开发者和系统管理员提供了明确的安全指导，使得GCM和GMAC成为了现代通信和存储系统中的首选加密模式。这份报告不仅概述了这两种模式的原理，还提供了实施建议和最佳实践，确保了在处理敏感信息时的高度安全。因此，理解和遵循NIST 800-38D对于保护数据隐私和完整性至关重要。