RC4加密算法简析

2022-10-28

RC4加密算法是大名鼎鼎的RSA三人组中的头号人物Ron Rivest在1987年设计的密钥长度可变的流加密算法簇， RC4是目前应用最广泛的流加密算法，应用在安全套接字层（SSL）（用来保护网络上传输的数据）和WEP（无线网络数据保护）上。

RC4算法的原理很简单，包括初始化算法和伪随机子密码生成算法两大部分。假设S-box长度和密钥长度均为为n。先来看看算法的初始化部分（用类C伪代码表示）：

for (i=0; i s[i]=i;

j=0;

for (i=0; i {

j=(j+s[i]+k[i])%256;

swap(s[i], s[j]);

}

在初始化的过程中，密钥的主要功能是将S-box搅乱，i确保S-box的每个元素都得到处理，j保证S-box的搅乱是随机的。而不同的S-box在经过伪随机子密码生成算法的处理后可以得到不同的子密钥序列，并且，该序列是随机的：

i=j=0;

while (明文未结束)

{

++i%=n;

j=(j+s[i])%n;

swap(s[i], s[j]);

sub_k=s((s[i]+s[j])%n);

}

得到的子密码sub_k用以和明文进行xor运算，得到密文，解密过程也完全相同。

由于RC4算法加密是采用的xor，所以，一旦子密钥序列出现了重复，密文就有可能被破解。关于如何破解xor加密，请参看Bruce Schneier的Applied Cryptography一书的1.4节Simple XOR，在此我就不细说了。

那么，RC4算法生成的子密钥序列是否会出现重复呢？经过测试，存在部分弱密钥，使得子密钥序列在不到100万字节内就发生了完全的重复，如果是部分重复，则可能在不到10万字节内就能发生重复，因此，推荐在使用RC4算法时，必须对加密密钥进行测试，判断其是否为弱密钥。

而且，根据目前的分析结果，没有任何的分析对于密钥长度达到128位的RC4有效，所以，RC4是目前最安全的加密算法之一！呵呵。虽然这么说，但是，网络上永远没有绝对的安全。

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