TEA与RC4

基本概念

• 密钥流：RC4 算法的关键是根据明文和密钥生成相应的密钥流，密钥流的长度和明文的长度是对应的，也就是说明文的长度是 500 字节，那么密钥流也是 500 字节。当然，加密生成的密文也是 500 字节，因为密文第 i 字节 = 明文第 i 字节 ^ 密钥流第 i 字节；

• 状态向量 S：长度为 256Byte，S[0],S[1]…S[255]。每个单元都是一个 Byte，算法运行的任何时候，S 都包括 0-255 的 8Bit 的排列组合，只不过值的位置发生了变换；

• 临时向量 T：长度也为 256Byte，每个单元也是一个 Byte。如果密钥的长度是 256Byte，就直接把密钥的值赋给 T，否则，轮转地将密钥的每个 Byte 赋给 T；

• 密钥 K：长度为 1-256Byte，注意密钥的长度（keylen）与明文长度、密钥流的长度没有必然关系，通常密钥的长度为 16Byte（128Bit）。

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原理

1、先初始化状态向量S（256个字节，用来作为密钥流生成的种子1）

按照升序，给每个字节赋值0,1,2,3,4,5,6.....,254,255

2、初始密钥（由用户输入），长度任意

如果输入长度小于256个字节，则进行轮转，直到填满

例如输入密钥的是1,2,3,4,5 , 那么填入的是1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5........

由上述轮转过程得到256个字节的向量T（用来作为密钥流生成的种子2）

3、开始对状态向量S进行置换操作（用来打乱初始种子1）

按照下列规则进行

从第零个字节开始，执行256次，保证每个字节都得到处理

　j = 0;

　　for (i = 0 ; i < 256 ; i++){

　　　　j = (j + S[i] + T[i]) mod 256;

　　　　swap(S[i] , S[j]);

　　}

这样处理后的状态向量S几乎是带有一定的随机性了

4、最后是秘钥流的生成与加密，很多人在这里不是特别理解，别的博客也没有写的很简洁明了

假设我的明文字节数是datalength=1024个字节（当然可以是任意个字节）

i=0;

j=0;

while(datalength--){//相当于执行1024次，这样生成的秘钥流也是1024个字节

　　　i = (i + 1) mod 256;

　　　　j = (j + S[i]) mod 256;

　　　　swap(S[i] , S[j]);

　　　　t = (S[i] + S[j]) mod 256;

　　　　k = S[t];这里的K就是当前生成的一个秘钥流中的一位

　　　　//可以直接在这里进行加密，当然也可以将密钥流保存在数组中，最后进行异或就ok

　　　　data[]=data[]^k； //进行加密，"^"是异或运算符

}

 

TEA算法

核心代码

主题逻辑在于异或

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
​
void encrypt (uint32_t* v, uint32_t* k) {
    uint32_t sum = 0;  // 注意sum也是32位无符号整型
    uint32_t v0 = v[0], v1 = v[1];
    uint32_t delta = 0x9e3779b9;
    uint32_t k0 = k[0], k1 = k[1], k2 = k[2], k3 = k[3];
​
    for (int i=0; i<32; i++) {
        sum += 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;
}
​
void decrypt (uint32_t* v, uint32_t* k) {
    uint32_t v0 = v[0], v1 = v[1];
    uint32_t delta = 0x9e3779b9;
    uint32_t sum = delta * 32;
    uint32_t k0 = k[0], k1 = k[1], k2 = k[2], k3 = k[3];
​
    for (int i=0; i<32; i++) {
        v1 -= ((v0<<4) + k2) ^ (v0 + sum) ^ ((v0>>5) + k3);
        v0 -= ((v1<<4) + k0) ^ (v1 + sum) ^ ((v1>>5) + k1);
        sum -= delta;
    }
​
    v[0]=v0; 
    v[1]=v1;
}
​
int main()
{
​
    uint32_t v[2] = {0x12345678, 0x78563412};
​
    uint32_t k[4]= {0x1, 0x2, 0x3, 0x4};
​
    printf("Data is : %x %x\n", v[0], v[1]);
    encrypt(v, k);
    printf("Encrypted data is : %x %x\n", v[0], v[1]);
    decrypt(v, k);
    printf("Decrypted data is : %x %x\n", v[0], v[1]);
​
    return 0;
}
/*
Data is : 12345678 78563412
Encrypted data is : 9a65a69a 67ed00f6
Decrypted data is : 12345678 78563412
*/
​