形体表演猜成语:什么是TEA算法

简单的TEA加密算法
TEA(Tiny Encrypt Algorithm)是一种极为简单的对称加密算法，运用比较普遍，它不是通过算法的复杂性来保证的，而是依赖加密的轮数来保证。这种算法采用一个128位的密钥来加密64位的数据明文，能产生一个64位的密文。具有较好的抗差分性能。
加密算法如下：

#define ROUNDS 32 /*加密轮数*/

#define DELTA 0x9e3779b9 /* sqr(5)-1 * 2^31 */

#include "ctypes.h"

/**********************************************************

Input values: k[4] 128位密钥

v[2] 加密时64位明文，解密时64位密文

Output values: v[2] 加密时64位密文，解密时64位明文

**********************************************************/

void tea(word32 *k, word32 *v, long N) { //如果N为负值就是解密过程，相应的v就为密文，密钥k一共就有k[0]、k[1]、k[2]、k[3]四个元素

word32 y=v[0], z=v[1]; //y为明文或密文高32位，z为明文或密文低32位

word32 limit,sum=0; //sum为部分和

if(N>0) { /* 加密过程*/

limit=DELTA*N;

while(sum!=limit) { //注意：高位和地位交叉运算，利用sum操作的低两位进行密钥的部分选择

y+=((z<<4)^(z>>5)) + (z^sum) + k[sum&3];

sum+=DELTA;

z+=((y<<4)^(y>>5)) + (y^sum) + k[(sum>>11)&3];

}

} else { /* 解密过程 ，就是加密算法简单的反向运算*/

sum=DELTA*(-N);

while(sum) {

z-=((y<<4)^(y>>5)) + (y^sum) + k[(sum>>11)&3];

sum-=DELTA;

y-=((z<<4)^(z>>5)) + (z^sum) + k[sum&3];

}

}

v[0]=y; v[1]=z;

}

void encrypt_bitstream(word32 *k, word32 *v) { //加密时直接调用

tea(k,v,ROUNDS);

}

void decrypt_bitstream(word32 *k, word32 *v) { //解密时直接调用

tea(k,v,-ROUNDS);

}

http://www.baidu.com/s?wd=TEA%CB%E3%B7%A8&cl=3

TEA算法被广泛地应用于计算机数据加密领域，OICQ的数据安全采用了TEA算法。本文讨论了TEA的算法的原理及实现，并揭示了QQ中该算法的应用，本文是灵钥科技公司(www.panakes.com)在即时通信密码研究公开的第一篇论文，今后我们将陆续发表相关的论文及相应的产品。

TEA算法简介
TEA算法是由剑桥大学计算机实验室的DavidWheeler和RogerNeedham于1994年发明.TEA是TinyEncryptionAlgorithm的缩写。特点是加密速度极快，高速高效，但是抗差分攻击能力差。

TEA加密算法是一种分组密码算法，其明文密文块64比特（8字节），密钥长度128比特(16字节)。TEA加密算法的迭代次数可以改变，建议的迭代次数为32轮，尽管算法的发明人强调加密16轮就很充分了。两个TEAFeistel周期算为一轮。图1示例了TEA一轮的加密流程。

以下示例了TEA的C语言加密算法，TEA的解密算法与加密算法类似。

#defineTEA_ROUNDS0x20
#defineTEA_DELTA0x9E3779B9
#defineTEA_SUM0xE3779B90

voidtiny_encrypt(unsignedlong*constv,unsignedlong*constw,
constunsignedlong*constk)
{
registerunsignedlong
y=v[0],
z=v[1],
a=k[0],
b=k[1],
c=k[2],
d=k[3],
n=TEA_ROUNDS,
sum=0,
delta=TEA_DELTA;

while(n-->0){
sum+=delta;
y+=(z<<4)+a^z+sum^(z>>5)+b;
z+=(y<<4)+c^y+sum^(y>>5)+d;
}
w[0]=y;
w[1]=z;
}

TEA算法利用的不断增加的(即源程序中的delta)值作为变化，，就是黄金分割率。它的作用是使得每轮的加密是不同。的准确值可能不太重要。但是在这里，它被初始化为

=0x9e3779b

QQ是如何利用TEA进行加密的?
TEA算法被广泛应用于QQ的数据加密中，QQ采用16轮的TEA算法加密，在这时采取16轮加密时而不采取标准的32轮加密时为了减少验证服务器的压力。QQ在数据加密前采用了密码学中的常用的填充及交织技术，减少加密数据的相关性，增加破译者的破解难度。

下表列出了QQ应用TEA算法几个方面

序号
应用
相关文件

1
通讯报文的加密/解密

2
消息记录的加密/解密
MsgEx.db

3
本地消息密码、首次登录时间、提示内容验证密码
Matrix.db

4
消息备份文件
*.bak

QQ的TEA算法源程序分析
QQ在进行TEA加密前采用ntohl函数对原文数据和加密密钥进行了变换，从网络字节顺序转换位主机字节顺序进行加密后，再通过htonl函数将数据转换为网络字节顺序的数据。

为什么要这样做呢？因为不同的计算机使用不同的字节顺序存储数据。因此任何从Winsock函数对IP地址和端口号的引用和传给Winsock函数的IP地址和端口号均时按照网络顺序组织的。

为防止分析者分析出QQ是采用TEA加密算法的，程序的设计者采用了subeax,61C88647h指令，而不采用Addeax9e3779b9h指令。因为分析者只需要判断9e3779b9h（即是我们前面提的黄金分割率的值）就知道采用了TEA加密算法。

sub_409A43procnear;CODEXREF:sub_409B8C+AEp
;sub_409B8C+109p...

var_10=dwordptr-10h
var_C=dwordptr-0Ch
var_8=dwordptr-8
var_4=dwordptr-4
arg_0=dwordptr8
arg_4=dwordptr0Ch
arg_8=dwordptr10h

pushebp
movebp,esp
subesp,10h
pushebx
pushesi
movesi,[ebp+arg_0]
pushedi
pushdwordptr[esi];netlong
callntohl
pushdwordptr[esi+4];netlong
movedi,eax;y
callntohl
movebx,eax;z
moveax,[ebp+arg_4]
leaecx,[ebp+var_10]
leaesi,[ebp+var_10]
subeax,ecx
mov[ebp+arg_0],4
mov[ebp+arg_4],eax
jmpshortloc_409A7C
;哪哪哪哪哪哪哪哪哪哪哪哪哪哪哪哪哪哪哪哪哪哪哪哪哪哪哪哪哪哪哪哪哪哪哪哪哪?
.text:00409A79
loc_409A79:;CODEXREF:sub_409A43+49j
moveax,[ebp+arg_4]

loc_409A7C:;CODEXREF:sub_409A43+34j
pushdwordptr[eax+esi];netlong
callntohl;对k[0],k[1],k[2],k[3]进行ntohl变化,
mov[esi],eax
addesi,4
dec[ebp+arg_0]
jnzshortloc_409A79

push10h;做十六轮TEA运算
xoreax,eax
popecx

loc_409A93:;CODEXREF:sub_409A43+88j
movedx,ebx
movesi,ebx
shredx,5;z>>5
addedx,[ebp+var_C];z>>5+k[1]
subeax,61C88647h;sum=sum+deltadelta:0x9e3779b9
shlesi,4;z<<4
addesi,[ebp+var_10];z<<4+k[0]
xoredx,esi;(z>>5+k[1])^(z<<4+k[0])
leaesi,[eax+ebx];sum+z
xoredx,esi;(z<<4+k[0])^(sum+z)^(z>>5+k[1])
addedi,edx;y+=(z<<4+k[0])^(sum+z)^(z>>5+k[1])

movedx,edi
movesi,edi
shredx,5;y>>5
addedx,[ebp+var_4];y>>5+k[3]
shlesi,4;y<<4
addesi,[ebp+var_8];y<<4+k[2]
xoredx,esi;(y>>5+k[3])^(y<<4+k[2])
leaesi,[eax+edi];(sum+y)
xoredx,esi;(y<<4+k[2])^(sum+y)^(y>>5+k[3])
addebx,edx;z+=(y<<4+k[2])^(sum+y)^(y>>5+k[3])
dececx
jnzshortloc_409A93

pushedi;hostlong
callhtonl
movesi,[ebp+arg_8]
pushebx;hostlong
mov[esi],eax;加密结果
callhtonl
mov[esi+4],eax;加密结果
popedi
popesi
popebx
leave
retn
sub_409A43endp

结论
作为一种分组加密算法，TEA加密算法在其发展的过程中，目前出现了几种针对TEA算法设计的缺陷攻击方法，使得原有的TEA加密算法变得不安全，在过去的十几年中，TEA算法进行了若干次的改进，历经XTEA,BlockTEA,XXTEA几个版本。目前最新的算法是XXTEA。

QQ采用了最初的TEA算法做其核心的加密算法，QQ在采用TEA算法时采用了16轮的加密，其加密复杂度比32轮减了许多。利用TEA算法的设计缺陷，使得快速破解QQ密码成为可能。

值得一提的QQ在利用TEA算法做加密时，采用了交织及随机填充随机数的技术，增加了密码分析者分析难度，从一定程度上保护了信息的安全。

更多信息请访问www.panakes.com

TEA(Tiny Encryption Algorithm) 是一种优秀的数据加密算法，虽然它比 DES(Data Encryption Standard) 要简单得多， 但有很强的抗差分分析能力，加密速度也比 DES 快得多，而且对 64 位数据加密的密钥长达 128 位，安全性相当好。 下面的程序来自卢开澄《计算机密码学》（清华大学出版社）。

补充：为了使这段程序更加实用，我将其整理为几个单元， 分别用于 Delphi 和 C++Builder 。包括对数据流 TMemoryStream 和字符串的加密/解密功能， 对字符串的加密/解密还通过 Base64 编码/解码，保持加密后的字符串仍为字符串。

// v[2] : 64bit data, k[4] : 128bit key

void encipher( unsigned long * const v, const unsigned long * const k )
{
register unsigned long y = v[0], z = v[1], sum = 0, delta = 0x9E3779B9,
a = k[0], b = k[1], c = k[2], d = k[3], n = 32;

while ( n-- > 0 )
{
sum += delta;
y += ( z << 4 ) + a ^ z + sum ^ ( z >> 5 ) + b;
z += ( y << 4 ) + c ^ y + sum ^ ( y >> 5 ) + d;
}
v[0] = y;
v[1] = z;
}

void decipher( unsigned long * const v, const unsigned long * const k )
{
register unsigned long y = v[0], z = v[1], sum = 0xC6EF3720, delta = 0x9E3779B9,
a = k[0], b = k[1], c = k[2], d = k[3], n = 32;

// sum = delta << 5, in general sum = delta * n
while ( n-- > 0 )
{
z -= ( y << 4 ) + c ^ y + sum ^ ( y >> 5 ) + d;
y -= ( z << 4 ) + a ^ z + sum ^ ( z >> 5 ) + b;
sum -= delta;
}
v[0] = y;
v[1] = z;
}