php xtea实现（cfb）

Question

我遇到了一种我无法理解的怪异行为。

我使用mcrypt xtea（cfb模式）来加密一些数据。由于php 7.2正在摆脱mcrypt，因为openssl也不支持Xtea，所以我必须自己实现算法。

问题是，无论使用何种算法：

• 我测试了这里提供的那个：pear implementation，它只是一个ECB模式（没有初始向量）
• 在维基百科页面上提供的这个stackoverflow topic
• 我在这里开发的（用于CFB模式）基于维基百科here和here以及可以找到的mcrypt源代码中的以下两篇文章here：

  /*
  * $v is the data, $k is the 128bits key and $iv is 64bits init vector (size = 8)
  * Code is not optimized
  */
  function encryptCfb($v, $k, $iv) {
  
      $v = array_values(unpack('N*', $v));
      $iv = array_values(unpack('N*', $iv));
      $k = array_values(unpack('N*', $k));
  
      $cipher = [];
  
      //IV ciphering using the 128bits key
      list ($v0, $v1) = cipher($iv[0], $iv[1], $k);
      //Xoring the cipherd block with the first 64bits of data (32bits in V0 and 32 others in V1)
      $cipher[0] =  $v0 ^ $v[0];
      $cipher[1] =  $v1 ^ $v[1];
  
      for ($i=2; $i < count($v); $i+=2) {
          //Now ciphering the latest "cipherd" data using the 128bits key
          list ($y, $z) = cipher($cipher[$i-2], $cipher[$i-1], $k);
  
          //Xoring the cipherd block with the second 64bits of data (32bits in V0 and 32 others in V1)
           $cipher[$i] =  $y ^ $v[$i];
           $cipher[$i+1] =  $z ^ $v[$i+1];
      }
  
  
      $output = "";
      foreach ($cipher as $i) {
          $output .= pack('N', $i);
      }
  
      return $output;
  }
  
  function cipher($v0, $v1, $k) {
  
      $delta=0x9e3779b9;
      $sum = 0;
      $limit = $delta * 32;
  
      for ($i=0; $i < 32; $i++) {
          $v0 += ((($v1<<4) ^ ($v1>>5)) + $v1) ^ ($sum + $k[$sum & 3]);
          $sum += $delta;
          $v1 += ((($v0 << 4) ^ ($v0 >> 5)) + $v0) ^ ($sum + $k[($sum>>11) & 3]);
      }
  
      return [$v0, $v1];
  }

我得到了不同的结果，而且没有一个给出mcrypt给出的完全相同的结果：

$cryptModule = mcrypt_module_open('xtea', '', 'ncfb', '');
mcrypt_generic_init($cryptModule, $key, $iv);
mcrypt_generic($cryptModule, $data);

您可以使用相同的数据/密钥/ IV检查和测试我在此处进行的不同测试：

• My implementation VS mcrypt in CFB mode。注意 ： 轮次数没有变化（32或64） 使用N模式（大端）或V模式（小端）进行打包/拆包会改变效果
• PEAR ECB mode vs mycrypt ECB mode！
• The wiki code in CBC mode code vs mcrypt in cbc mode！

有谁知道为什么我得到不同的结果？

Answer 1

有谁知道为什么我得到不同的结果？

我没有，但我怀疑所有旧的（2006年及以前的？）userland-php-implementation从未测试过，并且不适用于64位PHP。

我只需要在一个项目中使用XTEA，和你一样，我测试了所有其他可用的XTEA实现，它们都是very old，并且它们都没有产生正确的结果（我怀疑所有2006年和以前的实现从未测试过在64位系统上，它们不适用于64位系统）

长话短说，我从头开始在PHP中编写了一个64位兼容的XTEA实现，代码可以在这里找到：https://github.com/divinity76/php-xtea

例子

<?php 
require_once('XTEA.class.php');
$key_binary = "secret";
$keys_array = XTEA::binary_key_to_int_array($key_binary);
$data = "Hello, World!";
$encrypted = XTEA::encrypt($data, $keys_array);
$decrypted = XTEA::decrypt($encrypted, $keys_array);
var_dump($data, $encrypted, $decrypted);

应输出如下内容：

string(13) "Hello, World!"
string(16) "□□Jx□□□□□□□ܴ9"
string(16) "Hello, World!   "

长度是不同的，因为xtea长度填充，可以通过改为禁用

XTEA::encrypt($data, $keys_array, XTEA::PAD_NONE);

这会给你：

PHP Fatal error:  Uncaught InvalidArgumentException: with PAD_NONE the data MUST be a multiple of 8 bytes! in /cygdrive/c/projects/tibia_login_php/xtea.class.php:73
Stack trace:
#0 /cygdrive/c/projects/tibia_login_php/xtea_tests.php(8): XTEA::encrypt('Hello, World!', Array, 0)
#1 {main}
  thrown in /cygdrive/c/projects/tibia_login_php/xtea.class.php on line 73

因为XTEA算法要求数据加密为8字节的倍数。但如果我们改变它

<?php 
require_once('XTEA.class.php');
$keys_binary = "secret";
$keys_array = XTEA::binary_key_to_int_array($keys_binary);
$data = "Hello, World!123";
$encrypted = XTEA::encrypt($data, $keys_array, XTEA::PAD_NONE);
$decrypted = XTEA::decrypt($encrypted, $keys_array);
var_dump($data, $encrypted, $decrypted);

你会得到

string(16) "Hello, World!123"
string(16) "%t□□□n□□aʓ'□□H"
string(16) "Hello, World!123"

• 没有填充，没有长度变化，也没有异常。

Answer 2

它应该与$ v0和$ v1上的模数一起使用：

function cipher($v0, $v1, $k) {
    $delta = 0x9e3779b9;
    $sum = 0;
    $limit = $delta * 32;

    for ($i=0; $i < 32; $i++) {
        $v0 += ((($v1<<4) ^ ($v1>>5)) + $v1) ^ ($sum + $k[$sum & 3]);
        $v0 = $v0 % pow(2, 32);
        $sum += $delta;
        $v1 += ((($v0 << 4) ^ ($v0 >> 5)) + $v0) ^ ($sum + $k[($sum>>11) & 3]);
        $v1 = $v1 % pow(2, 32);
    }

    return [$v0, $v1];
}

您还需要调整输入值$v的大小以确保其长度正确，例如使用您提到的PEAR模块_resize(&$data, $size, $nonull = false)的Crypt_Xtea函数。