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RC4算法解析
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发表于: 2024-1-5 13:54 5496
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RC4是由RSA Security的罗纳德·李维斯特在1987年开发出来的,虽然它的官方名是“Rivest Cipher 4”,但是首字母缩写RC也可以理解为"Ron's Code"。
RC4加解密原理
加解密分为两个步骤:密钥的初始化和加解密。
初始化:
用初始密钥打乱sbox的顺序,代码比较简单,暂不赘叙。
加解密:
- 每次加(解)密一段数据时,取出密钥第一个字节,把该字节当作索引,从密钥中取出对应的字节值,并保留该字节为N,并在密钥中交换这两个字节。
- 计算这两个字节的和
- 从要加(解)密的数据中,取出一个字节。
- 上述两个字节异或,实现加解密效果
- 取出密钥的第二个字节,加上字节N当作索引,加解密的数据的第二个字节,继续上述循环。
从对源码的分析可以得出结论:
- RC4时时动态变化的,并且,对加解密双方来说是实时保持一致的,这是一个巨大的优点。
- 计算简单,速度快。
鉴于这两个原因,该算法是https/SSL等最优先采用的加解密方式。
仔细研究后,发现rc4算法的核心思想就是加解密过程中同步的密钥变换,每加解密一个字节都会随机的交换密钥中两个字节的顺序,导致双方的整体密钥同步的发生变化。
但是,从最近这些年的披露信息看,该算法似乎存在安全风险。
传统代码中,RC4一般采用256字节长度的密钥,我个人觉得,增加密钥长度,应该有助于加强RC4的安全性,因此代码中将密钥长度改为1024字节(这个长度可以任意调整)。
代码如下:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 | #include<stdio.h> #include<string.h> #include "rc4.h" #define KEY_SIZE 1024 /*初始化函数*/ void rc4_init(unsigned char * s, unsigned char * key, unsigned long Len) { int i = 0, j = 0; char k[KEY_SIZE] = { 0 }; unsigned char tmp = 0; for (i = 0; i < KEY_SIZE; i++) { s[i] = i; k[i] = key[i % Len]; } for (i = 0; i < KEY_SIZE; i++) { j = (j + s[i] + k[i]) % KEY_SIZE; tmp = s[i]; s[i] = s[j]; //交换s[i]和s[j] s[j] = tmp; } } /*加解密*/ void rc4_crypt(unsigned char * s, unsigned char * Data, unsigned long Len) { int i = 0, j = 0, t = 0; unsigned long k = 0; unsigned char tmp; for (k = 0; k < Len; k++) { j = (j + s[i]) % KEY_SIZE; tmp = s[i]; s[i] = s[j]; //交换s[x]和s[y] s[j] = tmp; t = (s[i] + s[j]) % KEY_SIZE; Data[k] ^= s[t]; i = (i + 1) % KEY_SIZE; } } int rc4_test() { unsigned char s[KEY_SIZE] = { 0 }, s2[KEY_SIZE] = { 0 }; //S-box char key[KEY_SIZE] = { "this is the key to init RC4 key" }; char pData[512] = "[Data]这是一段用来测试RC4加解密算法的数据,此段数据会被用来加密和解密、并被输出显示、以便验证RC4加解密算法的正确性[Data]" ; unsigned long datalen = strlen (pData); printf ( "加解密测试数据:\"%s\"\n\n" , pData); printf ( "RC4密钥:\"%s\",长度:%d\n\n" , key, strlen (key)); rc4_init(s, (unsigned char *)key, strlen (key)); printf ( "S-box初始化数据:\r\n" ); for ( int i = 0; i < KEY_SIZE; i++) { printf ( "%02X" , s[i]); if (i && (i + 1) % 16 == 0) putchar ( '\n' ); } printf ( "\n\n" ); for ( int i = 0; i < KEY_SIZE; i++) //用s2[i]暂时保留经过初始化的s[i] { s2[i] = s[i]; } rc4_crypt(s, (unsigned char *)pData, datalen); //加密 printf ( "RC4加密后的数据:%s\r\n\r\n" , pData); rc4_init(s2,(unsigned char *)key, strlen (key)); //初始化密钥 rc4_crypt(s2, (unsigned char *)pData, datalen); //解密 printf ( "RC4解密后的数据:%s\r\n\r\n" , pData); return 0; } |
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