寻求CTR或GCM分组密码模式的Java/Kotlin实现适配罕见对称密码

自行实现CTR模式 #

CTR模式逻辑通用，只要你有单块加解密能力就能快速实现：

• 核心逻辑：用IV初始化计数器，每次加密计数器得到流密钥，和明文异或得到密文（解密完全相同，因为异或可逆）
• 注意事项：同一密钥下必须保证IV唯一，否则会泄露明文；计数器递增要遵循大端/小端规范（通常用大端）
• 示例代码（适配你的单块加密方法）：

import java.util.Arrays;

// 假设你的单块加密方法已经实现，块大小替换为实际值
public class CustomCTR {
    private static final int BLOCK_SIZE = 16; // 替换为你的密码块大小
    private final CustomBlockCipher cipher; // 你的自定义分组密码实例

    public CustomCTR(CustomBlockCipher cipher) {
        this.cipher = cipher;
    }

    public byte[] encrypt(byte[] plaintext, byte[] iv) {
        if (iv.length != BLOCK_SIZE) {
            throw new IllegalArgumentException("IV长度必须等于块大小");
        }
        byte[] counter = Arrays.copyOf(iv, BLOCK_SIZE);
        byte[] ciphertext = new byte[plaintext.length];

        for (int i = 0; i < plaintext.length; i += BLOCK_SIZE) {
            byte[] keystream = cipher.encryptBlock(counter);
            int chunkLen = Math.min(BLOCK_SIZE, plaintext.length - i);
            for (int j = 0; j < chunkLen; j++) {
                ciphertext[i + j] = (byte) (plaintext[i + j] ^ keystream[j]);
            }
            incrementCounter(counter);
        }
        return ciphertext;
    }

    // 解密和加密逻辑完全一致，直接复用encrypt方法即可
    public byte[] decrypt(byte[] ciphertext, byte[] iv) {
        return encrypt(ciphertext, iv);
    }

    private void incrementCounter(byte[] counter) {
        // 从最后一个字节开始递增，处理进位
        for (int i = counter.length - 1; i >= 0; i--) {
            if ((++counter[i]) != 0) {
                break;
            }
        }
    }
}

// 你的自定义分组密码接口示例
interface CustomBlockCipher {
    byte[] encryptBlock(byte[] block);
    byte[] decryptBlock(byte[] block);
}

自行实现GCM模式 #

GCM包含CTR加密和GHASH认证两部分，可基于你的单块加密实现：

1. CTR加密部分：直接复用上面实现的CTR逻辑
2. GHASH函数：需要实现GF(2^128)域上的乘法和哈希计算，处理认证数据（AAD）和密文
3. 标签生成：将GHASH的结果与初始计数器加密后的块异或得到认证标签

• 参考标准：严格遵循NIST SP 800-38D文档中的GCM规范，里面有详细步骤和公式，按标准实现可保证兼容性和安全性
• 提示：GHASH的实现是通用的，和分组密码无关，可找开源的GHASH独立实现代码直接集成

复用现有模式框架 #

如果不想从头编写，可参考主流加密库的模式实现框架：

• 比如Bouncy Castle的CTRBlockCipher和GCMBlockCipher是通用的模式封装，只要让你的自定义密码实现org.bouncycastle.crypto.BlockCipher接口，就能直接复用这些模式的逻辑
• 可下载Bouncy Castle源码，提取CTR/GCM的模式实现代码，去掉对其内部API的依赖，适配你的自定义密码

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Barmaley