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AES-CTR（Counter Mode）是一种对称加密模式，使用 AES（高级加密标准）算法进行加密。与其他块密码模式不同，CTR 模式将数据视为一个字节流，并通过计数器来生成每个块的密钥流。这使得它非常适合于处理任意长度的数据，无需填充。

AES-CTR 的工作原理：

初始化：选择一个初始向量（IV），该向量通常是随机生成的。
计数器：用 IV 和一个计数器值（通常从 0 开始）组合，生成用于加密的输入。
密钥流生成：将计数器和 IV 作为输入，通过 AES 加密函数进行加密，得到一段伪随机输出，这就是密钥流。
加密过程：
- 对明文数据中的每个块，与相应位置上的密钥流进行 XOR 操作，从而得到 ciphertext。
解密过程：
- 将 ciphertext 与相同位置上的相同密钥流进行 XOR 操作，可以恢复出原始的明文数据。

优点：

无填充需求：由于 CTR 模式以流方式操作，不需要对数据进行填充，这简化了实现和效率问题。
并行处理：可以并行计算，因为每个块的加解密不依赖于前一个块，提升了性能。

注意事项：

初始向量（IV）必须是唯一且不可预测。重复使用相同的 IV 会导致安全漏洞。
由于 CTR 是一种可重用模式，因此如果存在多条消息用相同的 (IV, Key) 对进行加解密，会导致潜在的信息泄露。

OpenSSL 中使用 AES-CTR

以下是使用 OpenSSL 库实现 AES-CTR 加解密的一些基本示例代码。

#include <openssl/aes.h>
#include <openssl/rand.h>
#include <string.h>

void aes_ctr_encrypt(const unsigned char *key, const unsigned char *iv,
                     const unsigned char *input, unsigned char *output,
                     size_t length) {
    AES_KEY encryptKey;
    unsigned char counter[16];
    
    // Set the key
    AES_set_encrypt_key(key, 128, &encryptKey);  // 假设128位秘钥
    
    // Initialize counter with IV
    memcpy(counter, iv, 16);

    for (size_t i = 0; i < length; i += AES_BLOCK_SIZE) {
        unsigned char block[AES_BLOCK_SIZE];
        
        // Encrypt the counter value to generate keystream
        AES_encrypt(counter, block, &encryptKey);
        
        // XOR with plaintext to get ciphertext
        size_t remaining = length - i;
        size_t bytesToProcess = remaining < AES_BLOCK_SIZE ? remaining : AES_BLOCK_SIZE;
        for (size_t j = 0; j < bytesToProcess; ++j) {
            output[i + j] = input[i + j] ^ block[j];
        }
        
        // Increment the counter
        for (int j = 15; j >= 0; --j) {
            if (++counter[j]) break; // Add one to the least significant byte and stop if no overflow
            // If we overflowed a byte we continue incrementing next byte.
        }
    }
}

确保在实际应用中考虑安全性，如合理管理秘钥、IV 等敏感信息。

内容由零声教学AI助手提供，问题来源于学员提问