XXTEA 加密算法的 JavaScript 和 PHP 实现

微型加密算法（TEA）及其相关变种（XTEA，Block TEA，XXTEA） 都是分组加密算法，它们很容易被描述，实现也很简单（典型的几行代码）。

TEA 算法最初是由剑桥计算机实验室的 David Wheeler 和 Roger Needham 在 1994 年设计的。该算法使用 128 位的密钥为 64 位的信息块进行加密，它需要进行 64 轮迭代，尽管作者认为 32 轮已经足够了。该算法使用了一个神秘常数δ作为倍数，它来源于黄金比率，以保证每一轮加密都不相同。但δ的精确值似乎并不重要，这里 TEA 把它定义为 δ=「(√5 - 1)2³¹」（也就是程序中的 0×9E3779B9）。

之后 TEA 算法被发现存在缺陷，作为回应，设计者提出了一个 TEA 的升级版本——XTEA（有时也被称为“tean”）。XTEA 跟 TEA 使用了相同的简单运算，但它采用了截然不同的顺序，为了阻止密钥表攻击，四个子密钥（在加密过程中，原 128 位的密钥被拆分为 4 个 32 位的子密钥）采用了一种不太正规的方式进行混合，但速度更慢了。

在跟描述 XTEA 算法的同一份报告中，还介绍了另外一种被称为 Block TEA 算法的变种，它可以对 32 位大小任意倍数的变量块进行操作。该算法将 XTEA 轮循函数依次应用于块中的每个字，并且将它附加于它的邻字。该操作重复多少轮依赖于块的大小，但至少需要 6 轮。该方法的优势在于它无需操作模式（CBC，OFB，CFB 等），密钥可直接用于信息。对于长的信息它可能比 XTEA 更有效率。

在 1998 年，Markku-Juhani Saarinen 给出了一个可有效攻击 Block TEA 算法的代码，但之后很快 David J. Wheeler 和 Roger M. Needham 就给出了 Block TEA 算法的修订版，这个算法被称为 XXTEA。XXTEA 使用跟 Block TEA 相似的结构，但在处理块中每个字时利用了相邻字。它利用一个更复杂的 MX 函数代替了 XTEA 轮循函数，MX 使用 2 个输入量。

XXTEA 算法很安全，而且非常快速，非常适合应用于 Web 开发中。但目前似乎很少有人将该算法用于实际开发中。甚至国内尚无介绍该算法的文章（至少在 Google 上搜索不到这方面的中文文章，关于密码学算法的书中也未见提及）。我在 Google 上搜索到了几个国外的 XXTEA 算法的实现（见参考文献），但基本上都是 JavaScript 的，但这些 JavaScript 实现也有一些问题，如果加密字符串长度不是 4 的整数倍，则这些实现的在加密后无法真正还原，还原以后的字符串实际上与原字符串不相等，而是后面多了一些 \0 的字符，或者少了一些 \0 的字符。

原因在于 XXTEA 算法只定义了如何对 32 位的信息块数组（实际上是 32 位无符号整数数组）进行加密，而并没有定义如何来将字符串编码为这种数组。而现有的实现中在将字符串编码为整数数组时，都丢失了字符串长度信息，因此还原出现了问题。另外单纯的 JavaScript 是没有意义的，因为单纯的客户端加密解密是不能有效保证信息的安全性的。因此我写了这个 JavaScript 和 PHP 实现，这两种实现在字符串编码上采用的算法是一致的，因此 JavaScript 加密的内容可以用 PHP 实现的解密算法进行解密，反之亦然。

注意：如果需要在 JavaScript 中加密解密带有汉字的信息， 在加密时，需要先将带加密信息用 utf16to8 进行转换，解密时，需要将解密后的内容再用 utf8to16 还原。如果要在 PHP 和 JavaScript 之间传递带有汉字的加密信息，原信息需要用 UTF-8 字符集。

 

JavaScript 版本的演示程序：http://test.coolcode.cn/xxtea/

JavaScript 实现代码

xxtea.js

1. /* XXTEA encryption arithmetic library.
2. *
3. * Copyright (C) 2006 Ma Bingyao <[e-mail]>
4. * Version:      1.5
5. * LastModified: Dec 9, 2006
6. * This library is free.  You can redistribute it and/or modify it.
7. */
8.  
9. function long2str(v, w) {
10.     var vl = v.length;
11.     var n = (vl - 1) << 2;
12.     if (w) {
13.         var m = v[vl - 1];
14.         if ((m < n - 3) || (m > n)) return null;
15.         n = m;
16.     }
17.     for (var i = 0; i < vl; i++) {
18.         v[i] = String.fromCharCode(v[i] & 0xff,
19.                                    v[i] >>> 8 & 0xff,
20.                                    v[i] >>> 16 & 0xff,
21.                                    v[i] >>> 24 & 0xff);
22.     }
23.     if (w) {
24.         return v.join('').substring(0, n);
25.     }
26.     else {
27.         return v.join('');
28.     }
29. }
30.  
31. function str2long(s, w) {
32.     var len = s.length;
33.     var v = [];
34.     for (var i = 0; i < len; i += 4) {
35.         v[i >> 2] = s.charCodeAt(i)
36.                   | s.charCodeAt(i + 1) << 8
37.                   | s.charCodeAt(i + 2) << 16
38.                   | s.charCodeAt(i + 3) << 24;
39.     }
40.     if (w) {
41.         v[v.length] = len;
42.     }
43.     return v;
44. }
45.  
46. function xxtea_encrypt(str, key) {
47.     if (str == "") {
48.         return "";
49.     }
50.     var v = str2long(str, true);
51.     var k = str2long(key, false);
52.     if (k.length < 4) {
53.         k.length = 4;
54.     }
55.     var n = v.length - 1;
56.  
57.     var z = v[n], y = v[0], delta = 0x9E3779B9;
58.     var mx, e, p, q = Math.floor(6 + 52 / (n + 1)), sum = 0;
59.     while (0 < q--) {
60.         sum = sum + delta & 0xffffffff;
61.         e = sum >>> 2 & 3;
62.         for (p = 0; p < n; p++) {
63.             y = v[p + 1];
64.             mx = (z >>> 5 ^ y << 2) + (y >>> 3 ^ z << 4) ^ (sum ^ y) + (k[p & 3 ^ e] ^ z);
65.             z = v[p] = v[p] + mx & 0xffffffff;
66.         }
67.         y = v[0];
68.         mx = (z >>> 5 ^ y << 2) + (y >>> 3 ^ z << 4) ^ (sum ^ y) + (k[p & 3 ^ e] ^ z);
69.         z = v[n] = v[n] + mx & 0xffffffff;
70.     }
71.  
72.     return long2str(v, false);
73. }
74.  
75. function xxtea_decrypt(str, key) {
76.     if (str == "") {
77.         return "";
78.     }
79.     var v = str2long(str, false);
80.     var k = str2long(key, false);
81.     if (k.length < 4) {
82.         k.length = 4;
83.     }
84.     var n = v.length - 1;
85.  
86.     var z = v[n - 1], y = v[0], delta = 0x9E3779B9;
87.     var mx, e, p, q = Math.floor(6 + 52 / (n + 1)), sum = q * delta & 0xffffffff;
88.     while (sum != 0) {
89.         e = sum >>> 2 & 3;
90.         for (p = n; p > 0; p--) {
91.             z = v[p - 1];
92.             mx = (z >>> 5 ^ y << 2) + (y >>> 3 ^ z << 4) ^ (sum ^ y) + (k[p & 3 ^ e] ^ z);
93.             y = v[p] = v[p] - mx & 0xffffffff;
94.         }
95.         z = v[n];
96.         mx = (z >>> 5 ^ y << 2) + (y >>> 3 ^ z << 4) ^ (sum ^ y) + (k[p & 3 ^ e] ^ z);
97.         y = v[0] = v[0] - mx & 0xffffffff;
98.         sum = sum - delta & 0xffffffff;
99.     }
100.  
101.     return long2str(v, true);
102. }

转载自：www.coolcode.cn