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GCM（伽罗瓦计数器模式）深度解析
资料介绍
一、GCM核心定义与基础定位
GCM（Galois/Counter Mode，伽罗瓦/计数器模式）是基于分组密码设计的带认证功能的加密模式，同时实现**数据 confidentiality（保密性）和数据integrity（完整性）**认证，属于目前主流的authenticated encryption with associated data（AEAD，带关联数据的认证加密）方案之一，由美国国家标准与技术研究院（NIST）于2007年正式标准化，适配AES等主流分组密码算法。
二、GCM的核心设计思路
GCM的设计结合了两种成熟密码原语的特性，分别实现加密和认证：
1. 计数器模式（CTR）实现加密：利用计数器模式的特性实现并行加密解密，解决传统分组密码模式（如CBC）无法并行处理的性能瓶颈；
2. 伽罗瓦域乘法（
）实现认证：通过基于伽罗瓦域的哈希运算生成消息认证码，同样支持并行计算，整体实现高效的完整性校验。
关键基础概念
· 分组密码：GCM本身是分组密码的工作模式，本身不定义加密算法，通常搭配AES-128、AES-256等分组长度为128位的分组密码使用；
· AEAD：允许对不加密但需要认证完整性的**关联数据（Associated Data, AD，也叫额外认证数据）**和需要加密的明文同时做认证，适配TLS、IPsec等通信场景中头部信息不加密但需要防篡改的需求。
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