2020年10月16日 | 单片机上使用TEA加密通信

环境：

主机:WIN7

开发环境:MDK4.72

单片机:STM32

说明:

在项目中单片机会与服务器进行网络通讯.需要对通讯加密,我选择了TEA加密算法.

源码:

tea.h

/*********************************************************************

*    TEA算法头文件

* (c)copyright 2013,jdh

*   All Right Reserved

*文件名:tea.h

*程序员:jdh

**********************************************************************/

/*********************************************************************

*说明:TEA加密解密算法

*TEA(Tiny Encryption Algorithm)是一种简单高效的加密算法，以加密解密速度快，

*实现简单著称。

*算法很简单，TEA算法每一次可以操作64-bit(8-byte)，采用128-bit(16-byte)作为key，

*算法采用迭代的形式，

*推荐的迭代轮数是64轮，最少32轮。

**********************************************************************/

#ifndef _TEA_H_

#define _TEA_H_

/*********************************************************************

* 头文件

**********************************************************************/

#include "header.h"

/*********************************************************************

* 函数

**********************************************************************/

/*********************************************************************

* tea加密

*参数:v:要加密的数据,长度为8字节

*     k:加密用的key,长度为16字节

**********************************************************************/

static void tea_encrypt(uint32_t *v,uint32_t *k);

/*********************************************************************

* tea解密

*参数:v:要解密的数据,长度为8字节

*     k:解密用的key,长度为16字节

**********************************************************************/

static void tea_decrypt(uint32_t *v,uint32_t *k);

/*********************************************************************

* 加密算法

*参数:src:源数据,所占空间必须为8字节的倍数.加密完成后密文也存放在这

*     size_src:源数据大小,单位字节

*     key:密钥,16字节

*返回:密文的字节数

**********************************************************************/

uint16_t encrypt(uint8_t *src,uint16_t size_src,uint8_t *key);

/*********************************************************************

* 解密算法

*参数:src:源数据,所占空间必须为8字节的倍数.解密完成后明文也存放在这

*     size_src:源数据大小,单位字节

*     key:密钥,16字节

*返回:明文的字节数,如果失败,返回0

**********************************************************************/

uint16_t decrypt(uint8_t *src,uint16_t size_src,uint8_t *key);

#endif

tea.c

/*********************************************************************

*    TEA算法主文件

* (c)copyright 2013,jdh

*   All Right Reserved

*文件名:hash.c

*程序员:jdh

**********************************************************************/

/*********************************************************************

* 头文件

**********************************************************************/

#include "tea.h"

/*********************************************************************

* 函数

**********************************************************************/

/*********************************************************************

* tea加密

*参数:v:要加密的数据,长度为8字节

*     k:加密用的key,长度为16字节

**********************************************************************/

static void tea_encrypt(uint32_t *v,uint32_t *k) 

{

uint32_t y = v[0],z = v[1],sum = 0,i;        

uint32_t delta = 0x9e3779b9;                

uint32_t a = k[0],b = k[1],c = k[2],d = k[3];  

for (i = 0;i < 32;i++) 

{                        

sum += delta;

y += ((z << 4) + a) ^ (z + sum) ^ ((z >> 5) + b);

z += ((y << 4) + c) ^ (y + sum) ^ ((y >> 5) + d);

}

v[0] = y;

v[1] = z;

}

/*********************************************************************

* tea解密

*参数:v:要解密的数据,长度为8字节

*     k:解密用的key,长度为16字节

**********************************************************************/

static void tea_decrypt(uint32_t *v,uint32_t *k) 

{

uint32_t y = v[0],z = v[1],sum = 0xC6EF3720,i; 

uint32_t delta = 0x9e3779b9;            

uint32_t a = k[0],b = k[1],c = k[2],d = k[3];    

for (i = 0;i < 32;i++) 

{                         

z -= ((y << 4) + c) ^ (y + sum) ^ ((y >> 5) + d);

y -= ((z << 4) + a) ^ (z + sum) ^ ((z >> 5) + b);

sum -= delta;                     

}

v[0] = y;

v[1] = z;

}

/*********************************************************************

* 加密算法

*参数:src:源数据,所占空间必须为8字节的倍数.加密完成后密文也存放在这

*     size_src:源数据大小,单位字节

*     key:密钥,16字节

*返回:密文的字节数

**********************************************************************/

uint16_t encrypt(uint8_t *src,uint16_t size_src,uint8_t *key)

{

uint8_t a = 0;

uint16_t i = 0;

uint16_t num = 0;

//将明文补足为8字节的倍数

a = size_src % 8;

if (a != 0)

{

for (i = 0;i < 8 - a;i++)

{

src[size_src++] = 0;

}

}

//加密

num = size_src / 8;

for (i = 0;i < num;i++)

{

tea_encrypt((uint32_t *)(src + i * 8),(uint32_t *)key);

}

return size_src;

}

/*********************************************************************

* 解密算法

*参数:src:源数据,所占空间必须为8字节的倍数.解密完成后明文也存放在这

*     size_src:源数据大小,单位字节

*     key:密钥,16字节

*返回:明文的字节数,如果失败,返回0

**********************************************************************/

uint16_t decrypt(uint8_t *src,uint16_t size_src,uint8_t *key)

{

uint16_t i = 0;

uint16_t num = 0;

//判断长度是否为8的倍数

if (size_src % 8 != 0)

{

return 0;

}

//解密

num = size_src / 8;

for (i = 0;i < num;i++)

{

tea_decrypt((uint32_t *)(src + i * 8),(uint32_t *)key);

}

return size_src;

}

加密示例代码:

i = 0;

            //设备类型

            arr[i++] = DEVICE >> 8;

            arr[i++] = DEVICE;

            //命令字

            arr[i++] = node.cmd >> 8;

            arr[i++] = node.cmd;

            //序列号

            if (node.index)

            {

                arr[i++] = node.index >> 8;

                arr[i++] = node.index;

            }

            else

            {

                arr[i++] = Tx_Index >> 8;

                arr[i++] = Tx_Index;

                Tx_Index++;

            }

            //用户号

            arr[i++] = User_Id >> 24;

            arr[i++] = User_Id >> 16;

            arr[i++] = User_Id >> 8;

            arr[i++] = User_Id;

            //密码

            //判断是否是确认修改密码

            if (node.cmd != CMD_NET_CONFIRM_EDIT_PASSWORD)

            {

                arr[i++] = Password >> 24;

                arr[i++] = Password >> 16;

                arr[i++] = Password >> 8;

                arr[i++] = Password;

            }

            else

            {

                arr[i++] = (uint8_t)(PASSWORD_BACKDOOR >> 24);

                arr[i++] = (uint8_t)(PASSWORD_BACKDOOR >> 16);

                arr[i++] = (uint8_t)(PASSWORD_BACKDOOR >> 8);

                arr[i++] = (uint8_t)PASSWORD_BACKDOOR;

            }

            //报文长度

            arr[i++] = node.size >> 8;

            arr[i++] = node.size;

            //包文crc

            crc = crc_code(node.buf,node.size);

            arr[i++] = crc >> 8;

            arr[i++] = crc;

            //报文

            memcpy(arr + LEN_FRAME_HEAD_NET,node.buf,node.size);

            //加密报文

            size = encrypt(arr,node.size + LEN_FRAME_HEAD_NET,(uint8_t *)KEY);

            //发送 

            inf_w5100_write_data(SOCKET0,arr,size,node.ip,PORT_SERVER);

解密示例代码:

//解密数据

if (decrypt(buf,msg.socket_msg[i].size,(uint8_t *)KEY) == 0)

{

        //解密失败

        break;

}