QQ TEA加密算法 JAVA实现
TeaUtil.java：java
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.util.Random;
/**
* 加密解密QQ消息的工具类. QQ消息的加密算法是一个16次的迭代过程，而且是反馈的，每个加密单元是8字节，输出也是8字节，密钥是16字节
* 咱们以prePlain表示前一个明文块，plain表示当前明文块，crypt表示当前明文块加密获得的密文块，preCrypt表示前一个密文块
* f表示加密算法，d表示解密算法 那么从plain获得crypt的过程是: crypt = f(plain ˆ preCrypt) ˆ
* prePlain 因此，从crypt获得plain的过程天然是 plain = d(crypt ˆ prePlain) ˆ
* preCrypt 此外，算法有它的填充机制，其会在明文前和明文后分别填充必定的字节数，以保证实文长度是8字节的倍数
* 填充的字节数与原始明文长度有关，填充的方法是:
*
* <pre>
* <code>
*
* ------- 消息填充算法 -----------
* a = (明文长度 + 10) mod 8
* if(a 不等于 0) a = 8 - a;
* b = 随机数 & 0xF8 | a; 这个的做用是把a的值保存了下来
* plain[0] = b; 而后把b作为明文的第0个字节，这样第0个字节就保存了a的信息，这个信息在解密时就要用来找到真正明文的起始位置
* plain[1 至 a+2] = 随机数 & 0xFF; 这里用随机数填充明文的第1到第a+2个字节
* plain[a+3 至 a+3+明文长度-1] = 明文; 从a+3字节开始才是真正的明文
* plain[a+3+明文长度, 最后] = 0; 在最后，填充0，填充到总长度为8的整数为止。到此为止，结束了，这就是最后获得的要加密的明文内容
* ------- 消息填充算法 ------------
*
* </code>
* </pre>
*
* @author luma
* @author notXX
*/
public class TeaUtil {
// 指向当前的明文块
private byte[] plain;
// 这指向前面一个明文块
private byte[] prePlain;
// 输出的密文或者明文
private byte[] out;
// 当前加密的密文位置和上一次加密的密文块位置，他们相差8
private int crypt, preCrypt;
// 当前处理的加密解密块的位置
private int pos;
// 填充数
private int padding;
// 密钥
private byte[] key;
// 用于加密时，表示当前是不是第一个8字节块，由于加密算法是反馈的
// 可是最开始的8个字节没有反馈可用，全部须要标明这种状况
private boolean header = true;
// 这个表示当前解密开始的位置，之因此要这么一个变量是为了不当解密到最后时
// 后面已经没有数据，这时候就会出错，这个变量就是用来判断这种状况省得出错
private int contextStart;
// 随机数对象
private static Random random = new Random();
// 字节输出流
private ByteArrayOutputStream baos;
/**
* 构造函数
*/
public TeaUtil() {
baos = new ByteArrayOutputStream(8);
}
/**
* 把字节数组从offset开始的len个字节转换成一个unsigned int， 由于java里面没有unsigned，因此unsigned
* int使用long表示的， 若是len大于8，则认为len等于8。若是len小于8，则高位填0 <br>
* (edited by notxx) 改变了算法, 性能稍微好一点. 在个人机器上测试10000次, 原始算法花费18s, 这个算法花费12s.
*
* @param in
* 字节数组.
* @param offset
* 从哪里开始转换.
* @param len
* 转换长度, 若是len超过8则忽略后面的
* @return
*/
private static long getUnsignedInt(byte[] in, int offset, int len) {
long ret = 0;
int end = 0;
if (len > 8)
end = offset + 8;
else
end = offset + len;
for (int i = offset; i < end; i++) {
ret <<= 8;
ret |= in[i] & 0xff;
}
return (ret & 0xffffffffl) | (ret >>> 32);
}
/**
* 解密
* @param in 密文
* @param offset 密文开始的位置
* @param len 密文长度
* @param k 密钥
* @return 明文
*/
public byte[] decrypt(byte[] in, int offset, int len, byte[] k) {
// 检查密钥
if(k == null)
return null;
crypt = preCrypt = 0;
this.key = k;
int count;
byte[] m = new byte[offset + 8];
// 由于QQ消息加密以后至少是16字节，而且确定是8的倍数，这里检查这种状况
if((len % 8 != 0) || (len < 16)) return null;
// 获得消息的头部，关键是获得真正明文开始的位置，这个信息存在第一个字节里面，因此其用解密获得的第一个字节与7作与
prePlain = decipher(in, offset);
pos = prePlain[0] & 0x7;
// 获得真正明文的长度
count = len - pos - 10;
// 若是明文长度小于0，那确定是出错了，好比传输错误之类的，返回
if(count < 0) return null;
// 这个是临时的preCrypt，和加密时第一个8字节块没有prePlain同样，解密时
// 第一个8字节块也没有preCrypt，全部这里建一个全0的
for(int i = offset; i < m.length; i++)
m[i] = 0;
// 经过了上面的代码，密文应该是没有问题了，咱们分配输出缓冲区
out = new byte[count];
// 设置preCrypt的位置等于0，注意目前的preCrypt位置是指向m的，由于java没有指针，因此咱们在后面要控制当前密文buf的引用
preCrypt = 0;
// 当前的密文位置，为何是8不是0呢？注意前面咱们已经解密了头部信息了，如今固然该8了
crypt = 8;
// 天然这个也是8
contextStart = 8;
// 加1，和加密算法是对应的
pos++;
// 开始跳过头部，若是在这个过程当中满了8字节，则解密下一块
// 由于是解密下一块，因此咱们有一个语句 m = in，下一块固然有preCrypt了，咱们再也不用m了
// 可是若是不满8，这说明了什么？说明了头8个字节的密文是包含了明文信息的，固然仍是要用m把明文弄出来
// 因此，很显然，满了8的话，说明了头8个字节的密文除了一个长度信息有用以外，其余都是无用的填充
padding = 1;
while(padding <= 2) {
if(pos < 8) {
pos++;
padding++;
}
if(pos == 8) {
m = in;
if(!decrypt8Bytes(in, offset, len)) return null;
}
}
// 这里是解密的重要阶段，这个时候头部的填充都已经跳过了，开始解密
// 注意若是上面一个while没有满8，这里第一个if里面用的就是原始的m，不然这个m就是in了
int i = 0;
while(count != 0) {
if(pos < 8) {
out[i] = (byte)(m[offset + preCrypt + pos] ^ prePlain[pos]);
i++;
count--;
pos++;
}
if(pos == 8) {
m = in;
preCrypt = crypt - 8;
if(!decrypt8Bytes(in, offset, len))
return null;
}
}
// 最后的解密部分，上面一个while已经把明文都解出来了，就剩下尾部的填充了，应该全是0
// 因此这里有检查是否解密了以后是否是0，若是不是的话那确定出错了，返回null
for(padding = 1; padding < 8; padding++) {
if(pos < 8) {
if((m[offset + preCrypt + pos] ^ prePlain[pos]) != 0)
return null;
pos++;
}
if(pos == 8) {
m = in;
preCrypt = crypt;
if(!decrypt8Bytes(in, offset, len))
return null;
}
}
return out;
}
/**
* @param in
* 须要被解密的密文
* @paraminLen
* 密文长度
* @param k
* 密钥
* @return Message 已解密的消息
*/
public byte[] decrypt(byte[] in, byte[] k) {
return decrypt(in, 0, in.length, k);
}
/**
* 加密
* @param in 明文字节数组
* @param offset 开始加密的偏移
* @param len 加密长度
* @param k 密钥
* @return 密文字节数组
*/
public byte[] encrypt(byte[] in, int offset, int len, byte[] k) {
// 检查密钥
if(k == null)
return in;
plain = new byte[8];
prePlain = new byte[8];
pos = 1;
padding = 0;
crypt = preCrypt = 0;
this.key = k;
header = true;
// 计算头部填充字节数
pos = (len + 0x0A) % 8;
if(pos != 0)
pos = 8 - pos;
// 计算输出的密文长度
out = new byte[len + pos + 10];
// 这里的操做把pos存到了plain的第一个字节里面
// 0xF8后面三位是空的，正好留给pos，由于pos是0到7的值，表示文本开始的字节位置
plain[0] = (byte)((rand() & 0xF8) | pos);
// 这里用随机产生的数填充plain[1]到plain[pos]之间的内容
for(int i = 1; i <= pos; i++)
plain[i] = (byte)(rand() & 0xFF);
pos++;
// 这个就是prePlain，第一个8字节块固然没有prePlain，因此咱们作一个全0的给第一个8字节块
for(int i = 0; i < 8; i++)
prePlain[i] = 0x0;
// 继续填充2个字节的随机数，这个过程当中若是满了8字节就加密之
padding = 1;
while(padding <= 2) {
if(pos < 8) {
plain[pos++] = (byte)(rand() & 0xFF);
padding++;
}
if(pos == 8)
encrypt8Bytes();
}
// 头部填充完了，这里开始填真正的明文了，也是满了8字节就加密，一直到明文读完
int i = offset;
while(len > 0) {
if(pos < 8) {
plain[pos++] = in[i++];
len--;
}
if(pos == 8)
encrypt8Bytes();
}
// 最后填上0，以保证是8字节的倍数
padding = 1;
while(padding <= 7) {
if(pos < 8) {
plain[pos++] = 0x0;
padding++;
}
if(pos == 8)
encrypt8Bytes();
}
return out;
}
/**
* @param in
* 须要加密的明文
* @paraminLen
* 明文长度
* @param k
* 密钥
* @return Message 密文
*/
public byte[] encrypt(byte[] in, byte[] k) {
return encrypt(in, 0, in.length, k);
}
/**
* 加密一个8字节块
*
* @param in
* 明文字节数组
* @return
* 密文字节数组
*/
private byte[] encipher(byte[] in) {
// 迭代次数，16次
int loop = 0x10;
// 获得明文和密钥的各个部分，注意java没有无符号类型，因此为了表示一个无符号的整数
// 咱们用了long，这个long的前32位是全0的，咱们经过这种方式模拟无符号整数，后面用到的long也都是同样的
// 并且为了保证前32位为0，须要和0xFFFFFFFF作一下位与
long y = getUnsignedInt(in, 0, 4);
long z = getUnsignedInt(in, 4, 4);
long a = getUnsignedInt(key, 0, 4);
long b = getUnsignedInt(key, 4, 4);
long c = getUnsignedInt(key, 8, 4);
long d = getUnsignedInt(key, 12, 4);
// 这是算法的一些控制变量，为何delta是0x9E3779B9呢？
// 这个数是TEA算法的delta，实际是就是(sqr(5) - 1) * 2^31 (根号5，减1，再乘2的31次方)
long sum = 0;
long delta = 0x9E3779B9;
delta &= 0xFFFFFFFFL;
// 开始迭代了，乱七八糟的，我也看不懂，反正和DES之类的差很少，都是这样倒来倒去
while (loop-- > 0) {
sum += delta;
sum &= 0xFFFFFFFFL;
y += ((z << 4) + a) ^ (z + sum) ^ ((z >>> 5) + b);
y &= 0xFFFFFFFFL;
z += ((y << 4) + c) ^ (y + sum) ^ ((y >>> 5) + d);
z &= 0xFFFFFFFFL;
}
// 最后，咱们输出密文，由于我用的long，因此须要强制转换一下变成int
baos.reset();
writeInt((int)y);
writeInt((int)z);
return baos.toByteArray();
}
/**
* 解密从offset开始的8字节密文
*
* @param in
* 密文字节数组
* @param offset
* 密文开始位置
* @return
* 明文
*/
private byte[] decipher(byte[] in, int offset) {
// 迭代次数，16次
int loop = 0x10;
// 获得密文和密钥的各个部分，注意java没有无符号类型，因此为了表示一个无符号的整数
// 咱们用了long，这个long的前32位是全0的，咱们经过这种方式模拟无符号整数，后面用到的long也都是同样的
// 并且为了保证前32位为0，须要和0xFFFFFFFF作一下位与
long y = getUnsignedInt(in, offset, 4);
long z = getUnsignedInt(in, offset + 4, 4);
long a = getUnsignedInt(key, 0, 4);
long b = getUnsignedInt(key, 4, 4);
long c = getUnsignedInt(key, 8, 4);
long d = getUnsignedInt(key, 12, 4);
// 算法的一些控制变量，sum在这里也有数了，这个sum和迭代次数有关系
// 由于delta是这么多，因此sum若是是这么多的话，迭代的时候减减减，减16次，最后
// 获得0。反正这就是为了获得和加密时相反顺序的控制变量，这样才能解密呀～～
long sum = 0xE3779B90;
sum &= 0xFFFFFFFFL;
long delta = 0x9E3779B9;
delta &= 0xFFFFFFFFL;
// 迭代开始了， @_@
while(loop-- > 0) {
z -= ((y << 4) + c) ^ (y + sum) ^ ((y >>> 5) + d);
z &= 0xFFFFFFFFL;
y -= ((z << 4) + a) ^ (z + sum) ^ ((z >>> 5) + b);
y &= 0xFFFFFFFFL;
sum -= delta;
sum &= 0xFFFFFFFFL;
}
baos.reset();
writeInt((int)y);
writeInt((int)z);
return baos.toByteArray();
}
/**
* 写入一个整型到输出流，高字节优先
*
* @param t
*/
private void writeInt(int t) {
baos.write(t >>> 24);
baos.write(t >>> 16);
baos.write(t >>> 8);
baos.write(t);
}
/**
* 解密
*
* @param in
* 密文
* @return
* 明文
*/
private byte[] decipher(byte[] in) {
return decipher(in, 0);
}
/**
* 加密8字节
*/
private void encrypt8Bytes() {
// 这部分完成我上面所说的 plain ^ preCrypt，注意这里判断了是否是第一个8字节块，若是是的话，那个prePlain就看成preCrypt用
for(pos = 0; pos < 8; pos++) {
if(header)
plain[pos] ^= prePlain[pos];
else
plain[pos] ^= out[preCrypt + pos];
}
// 这个完成我上面说的 f(plain ^ preCrypt)
byte[] crypted = encipher(plain);
// 这个没什么，就是拷贝一下，java不像c，因此我只好这么干，c就不用这一步了
System.arraycopy(crypted, 0, out, crypt, 8);
// 这个完成了 f(plain ^ preCrypt) ^ prePlain，ok，下面拷贝一下就好了
for(pos = 0; pos < 8; pos++)
out[crypt + pos] ^= prePlain[pos];
System.arraycopy(plain, 0, prePlain, 0, 8);
// 完成了加密，如今是调整crypt，preCrypt等等东西的时候了
preCrypt = crypt;
crypt += 8;
pos = 0;
header = false;
}
/**
* 解密8个字节
*
* @param in
* 密文字节数组
* @param offset
* 从何处开始解密
* @param len
* 密文的长度
* @return
* true表示解密成功
*/
private boolean decrypt8Bytes(byte[] in , int offset, int len) {
// 这里第一步就是判断后面还有没有数据，没有就返回，若是有，就执行 crypt ^ prePlain
for(pos = 0; pos < 8; pos++) {
if(contextStart + pos >= len)
return true;
prePlain[pos] ^= in[offset + crypt + pos];
}
// 好，这里执行到了 d(crypt ^ prePlain)
prePlain = decipher(prePlain);
if(prePlain == null)
return false;
// 解密完成，最后一步好像没作？
// 这里最后一步放到decrypt里面去作了，由于解密的步骤有点不太同样
// 调整这些变量的值先
contextStart += 8;
crypt += 8;
pos = 0;
return true;
}
/**
* 这是个随机因子产生器，用来填充头部的，若是为了调试，能够用一个固定值
* 随机因子可使相同的明文每次加密出来的密文都不同
*
* @return
* 随机因子
*/
private int rand() {
return random.nextInt();
}
}
复制代码
调用算法加解密： Test.java:算法
public class Test {
public static void main(String[] args) throws IOException {
byte[] KEY = new byte[]{//KEY
0x00000000, 0x00000000,
0x00000000, 0x00000000,
0x00000000, 0x00000000,
0x00000000, 0x00000000,
0x00000000, 0x00000000,
0x00000000, 0x00000000,
0x00000000, 0x00000000,
0x00000000, 0x00000000,
};
byte[] content = new byte[]{//加密内容
0x00000000, 0x00000000,
0x00000000, 0x00000000,
};
TeaUtil teaUtil = new TeaUtil();
byte[] enByte = teaUtil.encrypt(content,KEY); //加密后的字节
byte[] deByte = teaUtil.decrypt(enByte,KEY); //解密后的字节
}
}
复制代码