解説

CTR（Counter）モードはブロック暗号のストリーム暗号的利用モードで、「カウンタ値（初期値から1ずつ増加）をブロック暗号で暗号化してキーストリームを生成し、平文ブロックとキーストリームをXOR（排他的論理和）した結果を暗号文とする」（a：正解）。復号も同様にカウンタを暗号化したキーストリームと暗号文ブロックをXORする。CTRモードの特徴：①パディング不要（XOR演算のためブロック長の端数を気にしない）、②並列処理可能（各ブロックが独立してカウンタ値から計算できる）、③前のブロックに誤りがあっても後ブロックに伝播しない、④同じカウンタ値を再使用することが致命的な脆弱性となる（カウンタの一意性が重要）。GCM（Galois/Counter Mode）はCTRモードに認証機能を追加したAEADモードで、TLS 1.3で広く使われる。

なぜ他の選択肢は違うのか

選択肢 イ

「平文のデータ長がブロック長の倍数でないときにパディングが必要」はCBCモードなどの特徴であり、CTRモードには当てはまらない。CTRモードはカウンタをブロック暗号化したキーストリームとXORするためビット単位での処理が可能で、パディングは不要。

選択肢 ウ

「ビット誤りがある暗号文を復号すると、ビット誤りのあるブロック全体と次のブロックの対応するビットがビット誤りになる」はCBCモードの誤り伝播特性の説明である。CTRモードは各ブロックが独立しているため、誤りが発生したのと同じビット位置のみに影響し、他ブロックへの伝播はない。

選択肢 エ

「複数ブロックの暗号化は並列実行できないが、復号は並列実行できる」はCBCモードの特性説明に相当する。CTRモードはカウンタ値が決まれば各ブロックを独立して計算できるため、暗号化・復号ともに並列処理が可能であり、この記述はCTRモードには当てはまらない。

解くときのポイント

ブロック暗号モードの比較: ECB（並列可・独立・安全でない）、CBC（直列・誤り伝播）、CTR（並列可・ランダムアクセス可・パディング不要）、GCM（認証付き・並列可）。