由于传播、利用此文所提供的信息而造成的任何直接或间接的后果和损失，均由使用者本人承担，Cyb3rES3c及文章作者不承担任何责任。如有侵权烦请告知，我们将立即删除相关内容并致歉。请遵守《中华人民共和国个人信息保护法》、《中华人民共和国网络安全法》等相关法律法规。
RC4算法是一种广泛使用的流密码算法，由美国计算机科学家罗纳德·李维斯特（Ronald Rivest）在1987年设计，但当时并未公开，直到1994年由匿名人士公开其加密规则后才被广泛应用。在2003年和2013年发现严重漏洞。
流密码是一种用于保护信息安全的密码算法。它通过对数据流逐位进行加密和解密，以确保数据在传输和存储过程中的保密性。不同于传统的块密码算法，流密码是一种流式加密算法，它将明文划分为一个个位，然后通过一系列的加密操作，将明文转化为密文。
流密码的基本原理是使用一个密钥生成一个伪随机密钥流，再将密钥流与明文进行异或运算，得到密文。解密时，使用相同的密钥再次生成密钥流，并将密文与密钥流进行异或运算，即可恢复出原始的明文。
RC4加密算法基于伪随机数据流和异或运算。其工作原理主要包括两个核心步骤：
1.密钥调度算法（KSA， Key Scheduling Algorithm）：通过输入的密钥Key（长度可以是5到256字节不等）生成一个256字节的密钥流S，即S盒。S盒是一个长度为256的数组，初始时包含0~255的排列。KSA算法通过一系列复杂的置换操作，将S盒中的元素顺序打乱，以产生密钥流。
2.伪随机生成算法（PRGA，Pseudo Random Generation Algorithm）：利用KSA生成的密钥流S，通过一系列操作生成伪随机数流（Keystream）。然后，将这个伪随机数流与明文数据进行异或运算，得到密文。解密过程则是密文与相同的伪随机数流再次进行异或运算，以恢复明文。
加密算法
import base64def initSBox():# sBox = []# for i in range(256):# sBox.append(i)sBox = list(range(256))return sBoxdef initTBox(key):tBox = []length = len(key)if length >= 256:for i in range(256):tBox.append(key[i])else:for i in range(256):tBox.append(key[i % length])return tBoxdef permutateSBox(sBox, key):j = 0for i in range(256):j = (j + sBox[i] + ord(key[i % len(key)])) % 256sBox[i], sBox[j] = sBox[j], sBox[i]return sBoxdef generateSecretKeyStream(sBox, plainTextLength):i, j = 0, 0kBox = []for k in range(plainTextLength):i = (i + 1) % 256j = (j + sBox[i]) % 256sBox[i], sBox[j] = sBox[j], sBox[i]t = (sBox[i] + sBox[j]) % 256kBox.append(sBox[t])return kBoxdef RC4Encode(kBox, plainText):cipherText = ""for i in range(len(plainText)):hexData = hex(ord(plainText[i]) ^ kBox[i])print(hexData)cipherText += chr(ord(plainText[i]) ^ kBox[i])# cipherText = ''.join(chr(ord(plainText[i]) ^ kBox[i]) for i in range(len(plainText)))return cipherTextif __name__ == '__main__':key = str(input("key:"))plainText = str(input("plainText:"))sBox = initSBox()tBox = initTBox(key)# print(tBox)permutateSBox(sBox, key)plainTextLength = len(plainText)kBox = generateSecretKeyStream(sBox, plainTextLength)cipherText = RC4Encode(kBox, plainText)cipherTextBase64 = base64.b64encode(cipherText.encode('utf-8')).decode('utf-8')print(cipherTextBase64)
解密算法
import base64def initSBox():# sBox = []# for i in range(256):# sBox.append(i)sBox = list(range(256))return sBoxdef initTBox(key):tBox = []length = len(key)if length >= 256:for i in range(256):tBox.append(key[i])else:for i in range(256):tBox.append(key[i % length])return tBoxdef permutateSBox(sBox, key):j = 0for i in range(256):j = (j + sBox[i] + ord(key[i % len(key)])) % 256sBox[i], sBox[j] = sBox[j], sBox[i]return sBoxdef generateSecretKeyStream(sBox, cipherTextLength):i, j = 0, 0kBox = []for k in range(cipherTextLength):i = (i + 1) % 256j = (j + sBox[i]) % 256sBox[i], sBox[j] = sBox[j], sBox[i]t = (sBox[i] + sBox[j]) % 256kBox.append(sBox[t])return kBoxdef RC4Decode(kBox, cipherText):plainText = ""for i in range(len(cipherText)):hexData = hex(ord(cipherText[i]) ^ kBox[i])print(hexData)plainText += chr(ord(cipherText[i]) ^ kBox[i])return plainTextif __name__ == '__main__':key = str(input("key:"))cipherText = str(input("cipherText:"))# 如果密文经过Base64编码，则解密过程需要先进行Base64解码cipherText = base64.b64decode(cipherText.encode('utf-8')).decode('utf-8')sBox = initSBox()tBox = initTBox(key)# print(tBox)permutateSBox(sBox, key)cipherTextLength = len(cipherText)kBox = generateSecretKeyStream(sBox, cipherTextLength)plainText = RC4Decode(kBox, cipherText)print(plainText)
仔细观察可以发现，加密算法和解密算法的程序代码是一样的。
1.对称加密：RC4是一种对称加密算法，加密和解密使用相同的密钥。
2.可变密钥长度：支持密钥长度在1到256字节之间，增强了密码的强度。
3.高效简洁：RC4算法的实现相对简单，计算量小，加密效率高，适用于资源有限的设备和环境。
4.无填充需求：RC4算法不需要对加密数据进行填充操作，可以直接对数据进行加密。
5.长度无限制：对加密/解密数据的长度没有限制，适合于加密数据流。
RC4加密算法被广泛应用于各种网络安全和数据保护场景，包括但不限于：
无线通信领域：保护Wi-Fi网络的安全，如WEP（Wired Equivalent Privacy）和WPA（Wi-Fi Protected Access）协议中都有RC4的应用。
SSL/TLS协议：作为一种可选的加密算法，用于保护互联网通信的安全性。
VPN：在虚拟专用网络（VPN）中，RC4可用于加密传输的数据。
游戏保护：加密游戏关键数据，防止作弊和非法复制。
电子商务：加密信用卡等敏感信息，保护交易安全。
尽管RC4算法在许多场景下，但其安全性也受到了一定的质疑。特别是随着计算机技术的发展，RC4算法中的某些弱点逐渐被揭露。因此，在实际应用中，建议使用更加安全的加密算法，如AES（高级加密算法）算法。
同时，针对RC4算法的改进版本也在不断出现，如RC4-ID等，旨在提高算法的安全性和效率。
原文始发于微信公众号（Cyb3rES3c）：RC4加密与解密
- 左青龙
- 微信扫一扫
-
- 右白虎
- 微信扫一扫
-
评论