介绍XXTEA加密算法及其C实现

Posted 2020-08-22 酒醉的Tiger

介绍XXTEA加密算法及其C实现

http://en.wikipedia.org/wiki/XXTEA

 

“微型加密算法（TEA）及其相关变种（XTEA，Block TEA，XXTEA）都是分组加密算法，它们很容易被描述，实现也很简单（典型的几行代码）。

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。该算法使用 128 位的密钥为 64 位的信息块进行加密，它需要进行 64 轮迭代。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 ）。”

 

其实，TEA跟我们的关系非常密切，因为QQ就是使用16轮迭代的TEA算法。

 

XXTEA是其最新的变种，于1998年提出。目前还没有人找到对其进行攻击的方法，是对前面一些变种的改进。XXTEA 算法很安全，而且非常快速，非常适合应用于 Web 开发中。

 

下面是作者给出的该算法的C实现：

  #define MX (z>>5^y<<2) + (y>>3^z<<4)^(sum^y) + (k[p&3^e]^z);
 
  long btea(long* v, long n, long* k) {
    unsigned long z=v[n-1], y=v[0], sum=0, e, DELTA=0x9e3779b9;
    long p, q ;
    if (n > 1) {         
      q = 6 + 52/n;
      while (q-- > 0) {
        sum += DELTA;
        e = (sum >> 2) & 3;
        for (p=0; p<n-1; p++) y = v[p+1], z = v[p] += MX;
        y = v[0];
        z = v[n-1] += MX;
      }
      return 0 ;
    } else if (n < -1) { 
      n = -n;
      q = 6 + 52/n;
      sum = q*DELTA ;
      while (sum != 0) {
        e = (sum >> 2) & 3;
        for (p=n-1; p>0; p--) z = v[p-1], y = v[p] -= MX;
        z = v[n-1];
        y = v[0] -= MX;
        sum -= DELTA;
      }
      return 0;
    }
    return 1;
  }

瞧，短的惊人吧！

 

咱也搞不明白数学上的东西，有兴趣的话就去上面那个wikipedia里看吧。我这里就讲讲怎么用。

 

teab will encode or decode n words as a single block where n > 1

• v is the n word data vector
• k is the 4 word key
• n is negative for decoding
• if n is zero result is 1 and no coding or decoding takes place, otherwise the result is zero
• assumes 32 bit ‘long’ and same endian coding and decoding

 

这是wikipedia里的说明，讲得比较明白了。

最核心的是要明白：XXTEA算法使用128bit的密钥对以32bit为单位的信息块进行加密。

 

这段介绍里的‘word’这个词让我很费了一番周折。我开始以为是“字”，也就是2byte，16bit。但是在我耗费了不少时间进行测试和实验后，可以确定，word在这里不是一个单位，大概是要翻译成“组元”之类的词，其实就是后面说的一个32bit的long类型。

 

搞清楚这个，别的就没什么了。刚才那段代码：

 long btea(long* v, long n, long* k)

v是要加密的组元的起始地址，以32bit为单位，这里用long来实现。

n是要加密的组元个数，正数是加密，负数是解密。

k是密钥的起始地址，长度为4个组元，4*32=128bit。

返回值为0或1（对应n=0，没有计算）。

加密的结果会直接写回到v中。

 

经过试验，我还有一点要补充的，XXTEA的计算是空间相关的，也就是说，在一个组元中，4个字节是不能断章取义的，即密文的一部分，并不能还原成明文的一部分。所以，当数据不能被4个字节整除时，要做好字节的填充和对其等辅助工作。