我们要讨论的最后一个分组密码加密算法是TEA(Tiny Encryption Algorithm)。到目前为止,我们在前面所呈现的连线图可能会使你得出如下结论:分组密码加密算法必须是复杂的。TEA却能够很好地说明,事实并非如此。

TEA算法使用64位长度的分组和128位长度的密钥。该算法设定基于32位单词的计算结构,其中所有的操作都是内在地模232的,任何第32位之后的二进制位都会被自动地截除。计算的轮数是可变的,但是必须足够大。通常明智的做法是选择32轮以确保安全。不过,TEA算法的每一轮更像Feistel密码结构(类似DES算法那样的结构)的两轮,所以这大约相当于DES算法的64轮,已经很可观了。

分组密码加密算法设计中,在每轮运算的复杂性和需要执行的轮数之间,始终要进行一种内在的权衡。类似DES这样的密码算法力求在二者之间达成平衡。而AES算法则尽可能地减少运算的轮数,其代价就是会有更加复杂的轮函数。某种意义上,TEA算法可以被看做走向了与AES算法设计思路相反的另一个极端,因为TEA算法使用非常简单的轮函数。不过,其轮运算如此简单的直接结果就是,运算的轮数必须足够大才能获得较高的安全水平。图3-7中给出了TEA加密算法的伪码(其中运用了32轮运算),其中"《"是左移位(非循环)操作,而"》"是右移位(非循环)操作。

关于TEA算法,有种有意思的情况值得引起注意,那就是这个算法不是Feistel密码结构,所以需要分别独立地加密和解密例程。不过,TEA算法在尽可能地接近Feistel密码结构,虽然实际上它并不是--TEA算法使用加法和减法取代了异或运算。即便如此,对于TEA算法来说,需要分别独立地加密和解密例程这件事并不是一个太大的问题,毕竟所需的代码行是如此之少,而且即使执行很多轮次,该算法也仍然是相当高效的。图3-8给出了TEA的解密算法,此处仍设定其执行32轮运算。

对于TEA算法,存在一种稍微有点儿晦涩的相关密钥攻击(见参考文献[163])。也就是说,如果密码分析者了解到两个TEA消息的加密密钥是以某种非常特殊的方式相互关联的,就可以恢复出明文。在绝大多数环境中,这都是一种低概率的攻击,兴许你可以放心地忽略不计。但是,如果你担心的正是这样一种攻击行为,那么还有一种TEA算法的稍微复杂点的变种,称为扩展TEA,或简称为XTEA(见参考文献[218]),该扩展算法可以解决上述潜在的问题。此外,还有TEA的简化版本,称为简版TEA,或简称为STEA,当然这个简版算法非常脆弱,主要用于阐述一些特定类型的攻击手段(见参考文献[208])。

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