学了这么多加密算法,首先要了解的是:对明文使用同一个密钥异或两次最后是得到原文的
RC4加密算法其实也是比较简单的,重点是在秘钥流生成器那里,其实也是比较简单的。
重点讲解RC4秘钥生成步骤
感觉这个流程图画的很不错,拿过来作为大家参考一下
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流密码和RC4
定义:流密码是对称密码算法,从明文输入流逐位或逐字节产生密文输出。
实例:使用最广泛的流密码是RC4。
流密码结构:
流密码类似于”一次一密”,不同的是”一次一密”使用的是真正的随机数流,而流密码使用的是伪随机数流。
设计流密码的主要因素
1、加密序列的周期要长,若出现重复的周期过短,容易被破解
2、密钥流应该尽可能地接近真正随机数流的特征
3、密钥长度要长,以避免琼穷举攻击
RC4算法
RC4算法是Ron Rivest为RSA公司在1987年设计的一种流密码,作为RSA的商业机密直到1994年才被匿名公布于Internet。
该算法是一个可变密钥长度、面向字节操作的流密码。该算法以随机置换作为基础,其密码周期很可能大于10100,且该算法的运行速度很快。
RC4被用于为网络浏览器和服务器间通信而制定的SSL/TLS(安全套接字协议/传输层安全协议)标准中,以及作为IEEE 801.11无线局域网标准一部分的WEP(Wired Equivalent Privacy)协议和新的WiFi受保护访问协议(WAP)中。从这些应用来看,RC4构成了当今网络通信的非常重要的部分,因此这个算法非常重要。
RC4的逻辑结构图
算法描述:
1、S和T的初始状态
S中元素的值按升序被置为0-255,同时建立一个临时向量T。将密钥的值循环复制到T向量中。
2、S的初始置换
用T产生S的初始置换,置换伪码如下
j = 0;
for (i = 0 ; i < 256 ; i++){
j = (j + S[i] + T[i]) mod 256;
swap(S[i] , S[j]);
}
因为对S的操作仅是交换,S仍然包含所有值为0-255的元素。
3、密钥流的生成
密钥流生成伪码如下
i , j = 0;
while (true){
i = (i + 1) mod 256;
j = (j + S[i]) mod 256;
swap(S[i] , S[j]);
t = (S[i] + S[j]) mod 256;
k = S[t];
}
加密中,将k的值与明文的下一字节异或,解密时将k的值与密文的下一字节异或。
当RC4的密钥长度超过128位时,目前没有任何攻击方法能够破解。不过WEP协议易受到一种特殊的攻击方式攻击,但这个问题本质上并不在与RC4本身,而是RC4密钥的产生途径有漏洞。
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1、先初始化状态向量S(256个字节,用来作为密钥流生成的种子1)
按照升序,给每个字节赋值0,1,2,3,4,5,6.....,254,255
2、初始密钥(由用户输入),长度任意
如果输入长度小于256个字节,则进行轮转,直到填满
例如输入密钥的是1,2,3,4,5 , 那么填入的是1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5........
由上述轮转过程得到256个字节的向量T(用来作为密钥流生成的种子2)
3、开始对状态向量S进行置换操作(用来打乱初始种子1)
按照下列规则进行
从第零个字节开始,执行256次,保证每个字节都得到处理
j = 0;
for (i = 0 ; i < 256 ; i++){
j = (j + S[i] + T[i]) mod 256;
swap(S[i] , S[j]);
}
这样处理后的状态向量S几乎是带有一定的随机性了
4、最后是秘钥流的生成与加密,很多人在这里不是特别理解,别的博客也没有写的很简洁明了
假设我的明文字节数是datalength=1024个字节(当然可以是任意个字节)
i=0;
j=0;
while(datalength--){//相当于执行1024次,这样生成的秘钥流也是1024个字节
i = (i + 1) mod 256;
j = (j + S[i]) mod 256;
swap(S[i] , S[j]);
t = (S[i] + S[j]) mod 256;
k = S[t];这里的K就是当前生成的一个秘钥流中的一位
//可以直接在这里进行加密,当然也可以将密钥流保存在数组中,最后进行异或就ok
data[]=data[]^k; //进行加密,"^"是异或运算符
}
解密按照前面写的,异或两次就是原文,所以只要把密钥流重新拿过来异或一次就能得到原文了
这样就完成了一次生成密钥流及加密的过程,这也是RC4的全部工作,是不是很简单呢?