TEA、XTEA、XXTEA加密解密算法 - 《密码学》

在密码学中，微型加密算法（Tiny Encryption Algorithm，TEA）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。其设计者是剑桥大学计算机实验室的大卫·惠勒与罗杰·尼达姆。这项技术最初于1994年提交给鲁汶的快速软件加密的研讨会上，并在该研讨会上演讲中首次发表。

在给出的代码中：加密使用的数据为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：

TEA、XTEA、XXTEA加密解密算法 - 图1

算法实现：

示例代码：
C语言代码（需支持C99）

#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;
}

执行结果：

TEA、XTEA、XXTEA加密解密算法 - 图2

加密前原始数据：1 2
加密后的数据：1347371722 925494771
解密后的数据：1 2

Process returned 0 (0x0) execution time : 0.020 s
Press any key to continue.

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，设计者是Roger Needham, David Wheeler
加密过程：

TEA、XTEA、XXTEA加密解密算法 - 图3

算法实现：

示例代码：

#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;
}

TEA、XTEA、XXTEA加密解密算法 - 图4

加密前原始数据：1 2
加密后的数据：1345390024 2801624574
解密后的数据：1 2
Process returned 0 (0x0) execution time : 0.034 s
Press any key to continue.

XXTEA，又称Corrected Block TEA，是XTEA的升级版，设计者是Roger Needham, David Wheeler
加密过程：
TEA、XTEA、XXTEA加密解密算法 - 图5

算法实现：

示例代码：

#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;
}

TEA、XTEA、XXTEA加密解密算法 - 图6

加密前原始数据：1 2
加密后的数据：3238569099 2059193138
解密后的数据：1 2

Process returned 0 (0x0) execution time : 0.369 s
Press any key to continue.
————————————————
版权声明：「gsls200808」
原文链接： https://blog.csdn.net/gsls200808/article/details/48243019