XXTEA加密算法的原理及其C語言實現
在數據的加解密領域,算法分為對稱密鑰與非對稱密鑰兩種。對稱密鑰與非對稱密鑰由于各自的特點,所應用的領域是不盡相同的。對稱密鑰加密算法由于其速度快,一般用于整體數據的加密,而非對稱密鑰加密算法的安全性能佳,在數字簽名領域得到廣泛的應用。
TEA算法是由劍橋大學計算機實驗室的David Wheeler和Roger Needham于1994年發明,TEA是Tiny Encryption Algorithm的縮寫,以加密解密速度快,實現簡單著稱。TEA算法每一次可以操作64bit(8byte),采用128bit(16byte)作為key,算法采用迭代的形式,推薦的迭代輪數是64輪,最少32輪。為解決TEA算法密鑰表攻擊的問題,TEA算法先后經歷了幾次改進,從XTEA到BLOCK TEA,直至最新的XXTEA。XTEA也稱做TEAN,它使用與TEA相同的簡單運算,但四個子密鑰采取不正規的方式進行混合以阻止密鑰表攻擊。Block TEA算法可以對32位的任意整數倍長度的變量塊進行加解密的操作,該算法將XTEA輪循函數依次應用于塊中的每個字,并且將它附加于被應用字的鄰字。XXTEA使用跟Block TEA相似的結構,但在處理塊中每個字時利用了相鄰字,且用擁有兩個輸入量的MX函數代替了XTEA輪循函數。本文所描述的安全機制采用的加密算法就是TEA算法中安全性能最佳的改進版本-XXTEA算法。
XTEA算法的一輪加密過程如圖1所示:
XXTEA算法的結構非常簡單,只需要執行加法、異或和寄存的硬件即可,且軟件實現的代碼非常短小,具有可移植性,非常適合嵌入式系統應用。由于XXTEA算法的以上優點,可以很好地應用于嵌入式RFID系統當中。
XXTEA算法的C語言表達:
#defineMX(z>>5^y2) + (y>>3^z4)^(sum^y) + (k[p3^e]^z);
longbtea(long* v, long n, long* k)
{unsigned long z=v[n-1], y=v[0], sum=0, e, DELTA=0x9e3779b9;long p, q ;
if (n > 1) {/*加密過程*/
q = 6 + 52/n;
while (q-- > 0)
{sum += DELTA;e = (sum >> 2) 3;
for (p=0; pn-1; p++)y = v[p+1],z = v[p] += MX;
y = v[0];z = v[n-1] += MX;}
return 0 ;
} else if (n -1) {/*解密過程*/
n = -n;q = 6 + 52/n;sum = q*DELTA ;
while (sum != 0) { 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; }
return 0; }return 1; }
上述算法描述中,v表示為運算的長整型數據的首地址,k為長整型的密鑰的首地址,n表示要要運算的組元個數,正表示加密,負表示解密。N是以32bit為基本單位的組元個數。
訂正:對于加密的示意圖,在Xr-1到>>3那里,是不經歷異或的運算的。
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