tea-algorithm

Tiny Encryption Algorithm是一种对称加密算法，也是一种易于描述和执行的块密码，通常只需要很少的代码就可实现。特点是速度快，代码量小（加密、解密的核心算法总共才20来行）。算法的安全性虽然不比AES，但其算法的破译难度取决于其迭代的次数。

TEA、XTEA、XXTEA

 Tiny Encryption Algorithm是一种对称加密算法，也是一种易于描述和执行的块密码，通常只需要很少的代码就可实现。特点是速度快，代码量小（加密、解密的核心算法总共才20来行）。算法的安全性虽然不比AES，但其算法的破译难度取决于其迭代的次数。

0x00 TEA

 加密数据为2个32位无符号整数，密钥为4个32位无符号整数，即密钥长度为128位。

 加密过程如下，K是密钥，左右两条线是两个无符号整数（要加密的数据）。

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 示例代码：

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#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;  
}  
//解密函数  
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;  
}  
  
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]);  
    decrypt(v, k);  
    printf("解密后的数据：%u %u\n",v[0],v[1]);  
    return 0;  
}

0x01 XTEA

 XTEA是TEA的升级版，增加了更多的密钥表，移位和异或操作等等。

 加密过程如下：

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 代码如下：

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#include <stdio.h>  
#include <stdint.h>  
  
/* take 64 bits of data in v[0] and v[1] and 128 bits of key[0] - key[3] */  
  
void encipher(unsigned int num_rounds, uint32_t v[2], uint32_t const key[4]) {  
    unsigned int i;  
    uint32_t v0=v[0], v1=v[1], sum=0, delta=0x9E3779B9;  
    for (i=0; i < num_rounds; i++) {  
        v0 += (((v1 << 4) ^ (v1 >> 5)) + v1) ^ (sum + key[sum & 3]);  
        sum += delta;  
        v1 += (((v0 << 4) ^ (v0 >> 5)) + v0) ^ (sum + key[(sum>>11) & 3]);  
    }  
    v[0]=v0; v[1]=v1;  
}  
  
void decipher(unsigned int num_rounds, uint32_t v[2], uint32_t const key[4]) {  
    unsigned int i;  
    uint32_t v0=v[0], v1=v[1], delta=0x9E3779B9, sum=delta*num_rounds;  
    for (i=0; i < num_rounds; i++) {  
        v1 -= (((v0 << 4) ^ (v0 >> 5)) + v0) ^ (sum + key[(sum>>11) & 3]);  
        sum -= delta;  
        v0 -= (((v1 << 4) ^ (v1 >> 5)) + v1) ^ (sum + key[sum & 3]);  
    }  
    v[0]=v0; v[1]=v1;  
}  
  
int main()  
{  
    uint32_t v[2]={1,2};  
    uint32_t const k[4]={2,2,3,4};  
    unsigned int r=32;//num_rounds建议取值为32  
    // 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]);  
    encipher(r, v, k);  
    printf("加密后的数据：%u %u\n",v[0],v[1]);  
    decipher(r, v, k);  
    printf("解密后的数据：%u %u\n",v[0],v[1]);  
    return 0;  
}

0x02 XXTEA

 进阶升级版。

 加密过程如下：

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 算法实现如下：

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#include <stdio.h>  
#include <stdint.h>  
#define DELTA 0x9e3779b9  
#define MX (((z>>5^y<<2) + (y>>3^z<<4)) ^ ((sum^y) + (key[(p&3)^e] ^ z)))  
  
void btea(uint32_t *v, int n, uint32_t const key[4])  
{  
    uint32_t y, z, sum;  
    unsigned p, rounds, e;  
    if (n > 1)            /* Coding Part */  
    {  
        rounds = 6 + 52/n;  
        sum = 0;  
        z = v[n-1];  
        do  
        {  
            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;  
        }  
        while (--rounds);  
    }  
    else if (n < -1)      /* Decoding Part */  
    {  
        n = -n;  
        rounds = 6 + 52/n;  
        sum = rounds*DELTA;  
        y = v[0];  
        do  
        {  
            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;  
        }  
        while (--rounds);  
    }  
}  
  
  
int main()  
{  
    uint32_t v[2]= {1,2};  
    uint32_t const k[4]= {2,2,3,4};  
    int n= 2; //n的绝对值表示v的长度，取正表示加密，取负表示解密  
    // 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]);  
    btea(v, n, k);  
    printf("加密后的数据：%u %u\n",v[0],v[1]);  
    btea(v, -n, k);  
    printf("解密后的数据：%u %u\n",v[0],v[1]);  
    return 0;  
}

参考链接1：https://www.jianshu.com/p/4272e0805da3

参考链接2：https://cloud.tencent.com/developer/article/1719497

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2023-06-16

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