TEA加密算法c++ c++代码实现tea加密算法的实例详解

时间:2021-04-21 飞刀又见飞刀人气:0

通过c++来实现tea加密算法，最终编译成so文件，以JNI的方式提供给客户端调用，主要需要解决以下三个问题：

实现tea算法，这都有开源的代码可以实现；
解决padding问题；
密钥做一个混淆，防止编译生成的库文件方便的被逆向拿到；

对于tea的加密算法，有成熟的各语言代码可以借鉴，下面是C++的实现：

static void tea_encrypt(uint32_t *v, uint32_t *k) {
 uint32_t v0 = v[0], v1 = v[1], sum = 0, i;
 uint32_t delta = 0x9e3779b9;
 uint32_t k0 = k[0], k1 = k[1], k2 = k[2], k3 = k[3];

 for (i = 0; i < tea_round; 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;
}

static void tea_decrypt(uint32_t *v, uint32_t *k) {
 uint32_t v0 = v[0], v1 = v[1], sum, i;
 sum = (tea_round == 16) ? 0xE3779B90 : 0xC6EF3720;

 uint32_t delta = 0x9e3779b9;
 uint32_t k0 = k[0], k1 = k[1], k2 = k[2], k3 = k[3];
 for (i = 0; i < tea_round; 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;
}

生成密钥，并对密钥做一定的混淆

static uint32_t tea_key[4] = {
 0x34561234, 0x111f3423, 0x34d57910, 0x00989034
};

static uint32_t salt = 0x12031243;
static int tea_round = 16;

//做简单的混淆
static void confuse_key(uint32_t *key) {
 for (int i = 4; i > 0; i--) {
 key[4 - i] = tea_key[i - 1] ^ salt;
 }
}

最后要实现加密算法的padding，首先思考一个问题，为什么要padding呢？

因为Tea是块加密算法，8个字节为一个块。而在现实的场景中，不会所有的要加密的数据都8的倍数。比如我要加密15，35等字节该怎么办？那么这里需要涉及到两个操作：

加密的时在不足8个字节的部分进行填充，直至待加密数据为8的倍数；
加密时将填充的部分去掉；

那么，填充的数据是必须要有一定规则的，解密的人才知道这部分数据是填充的，而非真实的原始数据。填充部分必须有包含有表示填充长度的字段。目前比较常用的是PKCS#7填充法；即：

末尾填充的每个字节均为填充长度

比如填充一个字节就是： 0x01

填充5个字节就是： 0x05,0x05,0x05,0x05,0x05;

还有一个问题：

如果加密的字段正好为8的倍数，需不需要padding呢？

答案是也需要的，因为如果没有padding，解密者可能会把原始数据当做padding来解析（如果此时原始数据的最后几位恰好与某种padding编码相同），那么就解密出错了。

bool encrypt(const void *input, int input_len, DataBuffer &out) {
 if (input == NULL || input_len <= 0)
 return false;

 unsigned int rest_len = input_len % TEA_BLOCK_SIZE;
 //padding是必须带的，即便是TEA_BLOCK_SIZE的整数倍，也要加panding；
 //如果input_len % TEA_BLOCK_SIZE = 0， 正好是8的倍数，那么rest_len = 0; padding_len = TEA_BLOCK_SIZE 补8个字节；
 unsigned int padding_len = TEA_BLOCK_SIZE - rest_len;

 int blocks = (input_len + padding_len) / TEA_BLOCK_SIZE;
 out.expand(blocks * TEA_BLOCK_SIZE);
 out.writeBytes((const void *) input, input_len);

 //放入padding
 for (int i = 0; i < padding_len; i++) {
 out.writeInt8(padding_len);
 }

 uint32_t key[4];
 confuse_key(key);

 uint32_t *data = (uint32_t *) out.getData();
 for (int i = 0; i < blocks; i++) {
 tea_encrypt((uint32_t *) (data + 2 * i), key);
 }

 return true;
}

bool decrypt(const void *input, int input_len, DataBuffer &out) {
 if (input == NULL || input_len < 8)
 return false;

 int blocks = input_len / 8;
 out.expand(blocks * 8);
 out.writeBytes((const void *) input, blocks * 8);

 uint32_t key[4];
 confuse_key(key);

 uint32_t *data = (uint32_t *) out.getData();
 for (int i = 0; i < blocks; i++) {
 tea_decrypt((uint32_t *) (data + 2 * i), key);
 if (i == blocks - 1) {
  //最后一个block，必定包含padding，需要把padding拿出来；
  uint8_t padding_len = ((uint8_t *) (data + 2 * i))[TEA_BLOCK_SIZE - 1];
  out.stripData(padding_len);
 }
 }

 return true;
}

完整的代码已经放到github上。https://github.com/kumustone/...

总结

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