CCM

CCM（Counter with CBC-MAC）是一种基于对称加密算法的认证加密（Authenticated Encryption）模式，结合了CBC-MAC（Cipher Block Chaining Message Authentication Code）用于消息认证和CTR（Counter）模式用于加密。这种模式可以确保信息的机密性和完整性。它主要用于无线网络安全标准，如IEEE 802.11i（WPA2）和IEEE 802.16e（WiMAX）。

认证加密过程分为三个阶段：初始化、加密和认证。

初始化阶段：
在此阶段，根据给定的密钥（key）和初始向量（nonce），算法首先生成一个初始计数器（counter）。在CCM中，nonce和计数器共同组成一个大小固定的输入，称为“计数器块”。通常，nonce的长度根据具体实现和安全需求而定。
加密阶段：
使用CTR模式对明文进行加密。通过将计数器块与密钥（key）进行加密，然后将结果与明文异或，生成密文。计数器每次递增（incr），直至加密整个明文。
加密后的认证阶段：
使用CBC-MAC生成认证标签。首先，根据给定的关联数据（Associated Data，AD）生成一个认证头。然后将密文与认证头一起输入到CBC-MAC算法中，最后生成一个认证标签。关联数据是不需要加密但需要认证的数据。

在解密过程中，我们首先使用CBC-MAC验证密文的认证标签。如果认证通过，再使用CTR模式解密密文，还原成明文。
上图提到的incr和multKh参数，它们在CCM算法中的具体含义如下：
incr：这是一个简化的表示，用于描述计数器递增的过程。在加密阶段，每次处理一个明文块后，计数器的值都会递增。这样，每次加密操作都使用一个不同的计数器块，确保了加密过程的安全性。
multKh：这是在CBC-MAC阶段使用的一个乘法运算。实际上，它是在有限域上的乘法运算。这个乘法操作用于处理输入数据块（关联数据和密文），并与前一个块的加密结果进行异或。multKh操作的目的是确保认证标签的安全性。
总之，CCM结合了CTR模式的加密和CBC-MAC的认证，确保了信息的机密性和完整性。在加密过程中，使用了诸如计数器递增、乘法运算等技术来确保算法的安全性。

GCM

GCM（Galois/Counter Mode）是一种基于对称加密算法的认证加密（Authenticated Encryption）模式，用于确保数据的机密性和完整性。GCM广泛应用于TLS、IPsec等安全协议中。它结合了CTR（Counter）模式用于加密和GHASH（Galois Hash）用于认证。

认证加密过程分为三个阶段：初始化、加密和认证。
初始化阶段：
在此阶段，根据给定的密钥（key）和初始向量（IV），算法首先生成一个初始计数器（ICB）。通常，IV的长度根据具体实现和安全需求而定。接下来，算法计算J0（算法中使用的初始值）。J0的计算方式取决于IV的长度；当IV长度为96位时，J0 = IV || 0^31 || 1，其中"||"表示连接操作。
加密阶段：
在加密阶段，使用GCTR（Galois Counter）模式对明文进行加密。GCTR与CTR类似，通过将计数器块（CB）与密钥（key）进行加密，然后将结果与明文异或，生成密文。计数器每次递增，直至加密整个明文。这里，CB的初始值是J0的递增值（即J0 + 1）。
认证阶段：
使用GHASH进行认证。首先，使用密钥（key）计算一个值H（称为GHASH_H），用于GHASH运算。接着，将关联数据（Associated Data，AD）和密文一起输入到GHASH算法中，生成一个认证标签。关联数据是不需要加密但需要认证的数据。

解密过程与加密过程类似，首先使用GHASH验证密文的认证标签。如果认证通过，再使用GCTR模式解密密文，还原成明文。

上图提到的参数在GCM算法中的具体含义：
GCTR：Galois Counter模式，用于加密和解密操作。与CTR模式类似，它使用计数器和密钥进行加密操作，然后将结果与明文（或密文）异或。
GHASH_H：GHASH运算中使用的H值。H是由密钥（key）计算得出的，用于Galois Hash运算。
GCTR_K：这是GCTR模式中用于加密和解密的密钥（key）。
MSB：Most Significant Bit，即最高有效位。在GCM中，它通常用于提取计数器递增后的最高有效位。
J0：GCM算法中使用的初始值。它由给定的初始向量（IV）计算得出。
CB：Counter Block，即计数器块。在GCTR模式中，它用于加密和解密操作。
ICB：Initial Counter Block，即初始计数器块。在GCM算法的初始化阶段，根据给定的密钥（key）和初始向量（IV），首先生成ICB。ICB是GCTR模式加密和解密过程中使用的第一个计数器块。接下来，计数器会递增，生成后续的计数器块。

综上所述，GCM是一种认证加密模式，通过结合GCTR模式进行加密和GHASH进行认证，确保了数据的机密性和完整性。在加密和认证过程中，使用了诸如J0、ICB、CB等参数。解密过程与加密过程类似，首先验证密文的认证标签，然后使用GCTR模式进行解密。GCM广泛应用于诸如TLS、IPsec等安全协议中。