RC4 - NSR@HEU 哈尔滨工程大学网络与信息安全研究团队

RC4算法的起源

RC4加密算法是大名鼎鼎的RSA三人组加密算法大名的

中头年

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。之所以称其为簇，是由于其核心部分的S box长度可

S-box

为任意，但一般为256字节。该算法的速度可以达到DES加密的10倍左右。

倍左右

RC4算法的S盒

RC4是一个典型的序列密码，它以一个足够大是个典型的序列密它以个足够大

的数组为基础，对其进行非线性变换，产生非线性的密钥序列般把这个大数组称盒

性的密钥序列，一般把这个大数组称S盒。S盒的大小根据n的值变化，一般RC4算法可以生成总数为N=2n个元素的S盒。一般n=8，即N=256.RC4

盒般即

的每个输出都是数组S中的一个元素，要实现这些，需要两个过程，一个是设置S的初始序列，些需要两个过程个是设置的初始序列

称为密钥调度算法，另一个是用来选取随机元素的原始编列顺序称为随机生成算法

并修改S的原始编列顺序，称为随机生成算法。

RC4算法的基本原理

S-box长度和密钥长度均为为n。先来看看算法的初假设S b先来看看算法的初始化部分（用类C伪代码表示）：

for(i=0;i<n;i++){

for (i=0; i<n; i++){

s[i]=i;

}

j=0;

(;;)

for (i=0; i<n; i++)

{

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

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

}

RC4算法的基本原理

是临时建立的一个向量，如果种子密钥K的T[i]是临时建立的个向量如果种子密钥

长度为256字节，则将K赋给T，否则将K的值赋给T的钱（｜K｜/8 ）个元素，并不断重复加载K的

/8）个元素并不断重复加载

值，直到T被填满。

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保证搅乱S box的每个元素都得到处理

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：

RC4算法的基本原理i=j=0;

i j0

while (明文未结束)

(明未束)

{

++i%=n;

++i%=n;

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

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

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

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

}

练习

已知条件：n=3

条件

种子密钥为5、6、7计算：sub_k

RC4算法的小结

加密时将的值字密时?加密时，将k的值与明文字节异或；解密时，k的值与密文字节异或

将值字节异

?为了安全强度，目前的RC4至少使用128位密钥防止穷举攻击

密钥，防止穷举攻击

?RC4算法可以看成一个有限状态的自动机，S-box和i、j索引的具体取值为RC4的一个

状态：T（S

0，S

1

，S

2

……S255，i,j）