TEA算法

# TEA 简介

TEA（Tiny Encryption Algorithm）是一种分组加密算法，TEA 算法最初是由剑桥计算机实验室的 David Wheeler 和 Roger Needham 在 1994 年设计的

TEA 算法使用 64 位的明文分组和 128 位的密钥，它使用 Feistel 分组加密框架，需要进行 64 轮迭代，尽管作者认为 32 轮已经足够了。该算法使用了一个神秘常数 δ 作为倍数，它来源于黄金比率，以保证每一轮加密都不相同。但 δ 的精确值似乎并不重要，这里 TEA 把它定义为 δ=「(√5 - 1) 231」（也就是程序中的 0×9E3779B9）

之后 TEA 算法被发现存在缺陷，作为回应，设计者提出了一个 TEA 的升级版本 ——XTEA（有时也被称为 “tean”）。XTEA 跟 TEA 使用了相同的简单运算，但它采用了截然不同的顺序，为了阻止密钥表攻击，四个子密钥（在加密过程中，原 128 位的密钥被拆分为 4 个 32 位的子密钥）采用了一种不太正规的方式进行混合，但速度更慢了

# 加密解密过程

这里有一个大佬写的 c 语言脚本可以实现 TEA 加密，我们以这个脚本来分析一下它的加解密过程

# 加密过程

# 32 位无符号整数

整型的每一种都有无符号（unsigned）和有符号（signed）两种类型（float 和 double 总是带符号），在默认情况下声明的整型变量都是有符号类型，如果要声明其不是无符号，则需要在类型前加上 unsigned。这两者的区别就是，无符号类型可以保存两倍于有符号类型的正整数数据，比如 16 位系统中 int 能储存的数据范围为 - 32768~32767，而无符号的范围则是 0 ~ 65535.

而在我们的脚本中，uint32_t 就是定义其为 32 位无符号整数，关于其还要注意，当某个数据不可能为负数的时候我们就可以这样定义：uint32_t，unsigned char, unsigned int, size_t, uint64_t, unsigned long int，也可以这么理解，当有些数据我们不知道是正是负时，就不能用以上定义.

此外，在运算两个 32 位无符号整数时要注意它会不会超过它的最大值，比如：

1
2
3

uint32_t a,b,c;
uint64_t s;
s = a * b + c;

在这个运算中 a*b 可能会超过 uint32_t 的最大值，所以我们要这样写：

1	s = （(uint64_t)a )* b + c；

我们现在再来看脚本：

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
//加密函数
void encrypt(uint32_t* v, uint32_t* k)
{  
    uint32_t v0=v[0], v1=v[1], sum=0, i;           /* set up */  
    uint32_t delta=0x9e3779b9;                     /* a key schedule constant */  
    uint32_t k0=k[0], k1=k[1], k2=k[2], k3=k[3];   /* cache key */  
    for (i=0; i < 32; i++)
	{                       /* basic cycle start */
        sum += delta;
        v0 += ((v1<<4) + k0) ^ (v1 + sum) ^ ((v1>>5) + k1);
        v1 += ((v0<<4) + k2) ^ (v0 + sum) ^ ((v0>>5) + k3);
    }                                              /* end cycle */
    v[0]=v0; v[1]=v1;
}

int main()  
{  
    uint32_t v[2]={1,2},k[4]={2,2,3,4};
    // v为要加密的数据是两个32位无符号整数
    // k为加密解密密钥，为4个32位无符号整数，即密钥长度为128位
    printf("加密前原始数据：%u %u\n",v[0],v[1]);
    encrypt(v, k);
    printf("加密后的数据：%u %u\n",v[0],v[1]);
    return 0;
}

我们可以看到，v 就是要加密的数据，是两个 32 位无符号整数，而 k 是加密解密的密钥，为 4 个 32 位无符号整数，即密钥长度为 128 位，这个 delta 是为了保证每一轮加密都不同，一般都是 0x9e3779b9，但有的也不一定是这个，这个要根据情况而定

加密过程其实很好理解，就不多解释了，这个是 TEA 算法家族中最简单的，因为还有很多魔改 TEA 也就是 XTEA、XXTEA，我哭

# 解密过程

void decrypt(uint32_t* v, uint32_t* k)
{
    uint32_t v0=v[0], v1=v[1], sum=0xC6EF3720, i;  /* set up */
    uint32_t delta=0x9e3779b9;                     /* a key schedule constant */
    uint32_t k0=k[0], k1=k[1], k2=k[2], k3=k[3];   /* cache key */
    for (i=0; i<32; i++)
	{                           /* basic cycle start */  
        v1 -= ((v0<<4) + k2) ^ (v0 + sum) ^ ((v0>>5) + k3);
        v0 -= ((v1<<4) + k0) ^ (v1 + sum) ^ ((v1>>5) + k1);
        sum -= delta;
    }                                             /* end cycle */
    v[0]=v0; v[1]=v1;
}

（未完持续）

本文采用署名 - 非商业性使用 - 相同方式共享 4.0 国际许可协议，转载请注明出处。