#include "tea.h" 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; } 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; } TEA 加密算法代码解析
这段代码实现了 TEA（Tiny Encryption Algorithm，微型加密算法）的加解密功能。TEA 是一种分组加密算法，由剑桥大学的 David Wheeler 和 Roger Needham 于 1994 年设计，特点是结构简单、代码量小，适合资源受限的环境。
核心概念与算法原理
1. 算法基础参数
- 分组长度：64 位（分为两个 32 位字）
- 密钥长度：128 位（四个 32 位字）
- 迭代轮数：代码中固定为 32 轮
- 关键常数：
delta=0x9e3779b9，这是黄金分割数的倍数，用于增加算法的混乱性和扩散性
2. 加密函数解析
void encrypt(uint32_t* v, uint32_t* k) { uint32_t v0 = v[0], v1 = v[1], sum = 0, i; /* 初始化变量，v存储64位明文 */ uint32_t delta = 0x9e3779b9; /* 密钥调度常数 */ uint32_t k0 = k[0], k1 = k[1], k2 = k[2], k3 = k[3]; /* 缓存密钥，提高效率 */ for (i = 0; i < 32; i++) { /* 32轮迭代 */ sum += delta; /* 每次迭代累加delta */ v0 += ((v1 << 4) + k0) ^ (v1 + sum) ^ ((v1 >> 5) + k1); v1 += ((v0 << 4) + k2) ^ (v0 + sum) ^ ((v0 >> 5) + k3); } v[0] = v0; v[1] = v1; /* 存储加密结果 */ } - 核心操作：每轮迭代对两个 32 位字进行以下运算：
sum累加固定常数delta- 对
v0和v1交替进行位运算（左移、右移、异或）与密钥混合 - 运算公式融合了线性变换和非线性变换，确保明文和密钥充分混合
3. 解密函数解析
c
运行
void decrypt(uint32_t* v, uint32_t* k) { uint32_t v0 = v[0], v1 = v[1], sum = 0xC6EF3720, i; /* sum初始化为加密时sum的最终值 */ uint32_t delta = 0x9e3779b9; /* 同加密常数 */ uint32_t k0 = k[0], k1 = k[1], k2 = k[2], k3 = k[3]; /* 缓存密钥 */ for (i = 0; i < 32; i++) { /* 32轮迭代（与加密轮数相同） */ v1 -= ((v0 << 4) + k2) ^ (v0 + sum) ^ ((v0 >> 5) + k3); v0 -= ((v1 << 4) + k0) ^ (v1 + sum) ^ ((v1 >> 5) + k1); sum -= delta; /* 与加密相反，每次递减delta */ } v[0] = v0; v[1] = v1; /* 存储解密结果 */ } - 解密原理：与加密过程互逆
sum初始化为加密时最后一轮的sum值（即32 * delta = 0x9e3779b9 * 32 = 0xC6EF3720）- 每轮迭代中，
sum递减delta，与加密的累加操作相反 - 运算公式与加密类似，但加法改为减法，操作顺序交换（先算
v1再算v0）
算法关键操作详解
1. 位运算组合
(v1 << 4)：左移 4 位（相当于乘以 16）(v1 >> 5)：右移 5 位（相当于除以 32，向下取整）^：异或运算，用于混淆数据和密钥
2. 扩散与混淆
- 扩散：通过移位和加法操作，使明文的每一位影响密文的多位
- 混淆：通过异或和密钥混合，使密文与密钥的关系复杂化
3. 密钥调度
- 直接使用原始密钥（4 个 32 位字），无需额外的密钥扩展过程，简化了实现
示例：加密一个 64 位数据
假设明文为 v[0]=0x12345678, v[1]=0x9abcdef0，密钥为 k[0]=0x11111111, k[1]=0x22222222, k[2]=0x33333333, k[3]=0x44444444：
- 初始
sum=0，进入 32 轮迭代 - 每轮计算
sum += delta（delta=0x9e3779b9） - 按加密公式更新
v0和v1 - 最终得到密文存储在
v[0]和v[1]中
TEA 算法的特点与应用场景
优点：
- 代码极简：核心加解密逻辑仅数行，适合嵌入式设备
- 实现简单：无需复杂的密钥扩展或查表操作
- 效率较高：在资源受限环境中比 AES 等算法更高效
缺点：
- 安全性争议：标准 TEA 已被证明存在密码分析漏洞，实际应用中常使用改进版本（如 XTEA、XXTEA）
- 密钥长度固定：仅支持 128 位密钥，无法适应更高安全需求
- 无模式支持：仅支持 ECB 模式，实际应用需自行实现 CBC 等模式
应用场景：
- 嵌入式系统中的轻量级数据加密
- 资源受限环境下的密钥传输保护
- 教学与算法演示（因其简洁性）
改进建议
若需实际应用，建议使用增强版本的 TEA 算法（如 XTEA），或迁移至更安全的现代加密算法（如 AES）。XTEA 对 TEA 的主要改进包括：
- 修正了密钥调度算法
- 优化了迭代公式，增强抗密码分析能力
- 保持了原有算法的简洁性
通过理解这段代码，可以深入掌握分组加密算法的核心思想（如迭代、扩散、混淆），为学习更复杂的加密算法奠定基础。
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