Tiny Encryption Algorithm

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Der TEA (Tiny Encryption Algorithm) ist eine Blockchiffre, die bekannt für ihre einfache Beschreibung und Implementierung ist (normalerweise einige Zeilen Code). Er wurde von David Wheeler und Roger Needham an der Universität von Cambridge entwickelt und das erste Mal im Rahmen eines Workshops zu schneller Verschlüsselung im Jahr 1994 vorgestellt. Er ist frei von Patenten.

[Bearbeiten] Eigenschaften

TEA arbeitet auf 64-bit großen Blöcken und benutzt einen 128-bit langen Schlüssel. Er stellt eine Feistelchiffre mit einer vorgeschlagenen Rundenanzahl von 64 dar. Normalerweise so implementiert, dass 2 Runden einen Zyklus darstellen. Er hat einen sehr einfachen Mechanismus zur Erzeugung des jeweiligen Rundenschlüssels. Das Einbringen eines sogenannten Deltas, das als $(\sqrt{5}-1) \cdot 2^{31}$ definiert ist, verhindert einen Angriff, der auf der Symmetrie der einzelnen Runden basiert.

TEA hat einige Schwächen. Die meisten rühren daher, dass es zu jedem Schlüssel drei äquivalente, andere Schlüssel gibt. Deswegen ist die effektive Schlüssellänge nur 126-bit (Kelsey et. al., 1996, und Vikram Andem, 2003). Diese Schwäche gab eine Methode zum Hacken von Microsofts Xbox Spielekonsole, wo die Chiffre als Hash-Funktion genutzt wurde. TEA ist auch anfällig für eine verwandte Schlüssel-Attacke, die 2²³ gewählte Klartexte bei verwandten Schlüsseln braucht.

Wegen dieser Schwächen gibt es eine große Anzahl von Verbesserungsvorschlägen, darunter auch XTEA.

[Bearbeiten] Referenzcode

Es folgt die Adaptierung der Referenzimplementierung der Ver- und Entschlüsselungsroutinen in C, die als Public Domain von David Wheeler und Roger Needham veröffentlicht wurde:

 void encrypt(unsigned long* v, unsigned long* k) {
     unsigned long v0=v[0], v1=v[1], sum=0, i;           /* set up */
     unsigned long delta=0x9e3779b9;                     /* a key schedule constant */
     unsigned long k0=k[0], k1=k[1], k2=k[2], k3=k[3];   /* cache key */
     for (i=0; i < 32; i++) {                            /* basic cycle start */
         sum += delta;
         v0 += ((v1<<4) + k0) ^ (v1 + sum) ^ ((v1>>5) + k1);
         v1 += ((v0<<4) + k2) ^ (v0 + sum) ^ ((v0>>5) + k3);   /* end cycle */
     }
     v[0]=v0; v[1]=v1;
 }
 
 void decrypt(unsigned long* v, unsigned long* k) {
     unsigned long v0=v[0], v1=v[1], sum=0xC6EF3720, i;  /* set up */
     unsigned long delta=0x9e3779b9;                     /* a key schedule constant */
     unsigned long k0=k[0], k1=k[1], k2=k[2], k3=k[3];   /* cache key */
     for(i=0; i<32; i++) {                               /* basic cycle start */
         v1 -= ((v0<<4) + k2) ^ (v0 + sum) ^ ((v0>>5) + k3);
         v0 -= ((v1<<4) + k0) ^ (v1 + sum) ^ ((v1>>5) + k1);
         sum -= delta;                                   /* end cycle */
     }
     v[0]=v0; v[1]=v1;
 }

[Bearbeiten] Referenzen

David J. Wheeler and Roger M. Needham. TEA, a tiny encryption algorithm. In Bart Preneel, editor, Fast Software Encryption: Second International Workshop, volume 1008 of Lecture Notes in Computer Science, pages 363-366, Leuven, Belgium, 14–16 December 1994.
Vikram Reddy Andem. A Cryptanalysis of the Tiny Encryption Algorithm, Masters thesis, The University of Alabama, Tuscaloosa, 2003.
John Kelsey, Bruce Schneier, and David Wagner. Key-schedule cryptanalysis of IDEA, G-DES, GOST, SAFER, and Triple-DES. Lecture Notes in Computer Science, 1109: 237–251, 1996.
John Kelsey, Bruce Schneier, and David Wagner. Related-key cryptanalysis of 3-WAY, Biham-DES, CAST, DES-X NewDES, RC2, and TEA. Lecture Notes in Computer Science, 1334: pp233–246, 1997.
Julio César Hernández, Pedro Isasi, and Arturo Ribagorda. An application of genetic algorithms to the cryptoanalysis of one round TEA. Proceedings of the 2002 Symposium on Artificial Intelligence and its Application, 2002.
Julio César Hernández, José María Sierra, Pedro Isasi, and Arturo Ribargorda. Finding efficient distinguishers for cryptographic mappings, with an application to the block cipher TEA. In Proceedings of the 2003 Congress on Evolutionary Computation, 2003.
Julio César Hernández, José María Sierra, Arturo Ribagorda, Benjamín Ramos, and J. C. Mex-Perera. Distinguishing TEA from a random permutation: Reduced round versions of TEA do not have the SAC or do not generate random numbers. In Proceedings of the IMA Int. Conf. on Cryptography and Coding 2001, pages 374-377, 2001.
Dukjae Moon, Kyungdeok Hwang, Wonil Lee, Sangjin Lee, and Jongin Lim. Impossible differential cryptanalysis of reduced round XTEA and TEA. Lecture Notes in Computer Science, 2365: 49-60, 2002. ISSN 0302-9743.
Seokhie Hong, Deukjo Hong, Youngdai Ko, Donghoon Chang, Wonil Lee, and Sangjin Lee. Differential cryptanalysis of TEA and XTEA. In Proceedings of ICISC 2003, 2003b.