RC4加密算法

RC4加密是一种流密码算法,通过生成伪随机密钥流与数据进行异或操作来实现加密。算法分为两个核心阶段:密钥调度算法(KSA)和伪随机生成算法(PRGA)。
首先,KSA阶段使用密钥对256字节的S盒进行初始化打乱。S盒初始化为顺序值[0,1,2,…,255],然后通过256轮操作将密钥特征混入其中。每轮计算中,根据当前S盒值、密钥字节和上一轮的j值更新j位置,然后交换S[i]和S[j]。这个过程确保相同的密钥总是产生相同的S盒排列,为密钥流生成奠定基础。
接着,PRGA阶段利用打乱后的S盒生成密钥流。对于每个待加密字节,算法递增i索引,根据S[i]更新j索引,然后交换S[i]和S[j]以保持S盒的动态变化。关键步骤是计算t = S[i] + S[j],以S[t]作为当前密钥字节。最后,将明文字节与S[t]进行异或操作得到密文,解密时同样过程再次异或即可恢复原文。
整个算法的安全性依赖于S盒的随机性和密钥的保密性,通过简单的索引运算和交换操作实现高效加密,但交换过程的简单性也是其安全漏洞的根源
代码也是非常简单,看一遍基本就有概念的
package main
import "fmt"
func rc4(key, data []byte) []byte {
// KSA (Key Scheduling Algorithm)
var S [256]byte
for i := 0; i < 256; i++ {
S[i] = byte(i)
}
j := 0
for i := 0; i < 256; i++ {
j = (j + int(S[i]) + int(key[i%len(key)])) % 256
S[i], S[j] = S[j], S[i]
}
// PRGA (Pseudo-Random Generation Algorithm)
i, j := 0, 0
out := make([]byte, len(data))
for k := 0; k < len(data); k++ {
i = (i + 1) % 256
j = (j + int(S[i])) % 256
S[i], S[j] = S[j], S[i]
t := (int(S[i]) + int(S[j])) % 256
out[k] = data[k] ^ S[t]
}
return out
}
func main() {
key := []byte("secret")
plain := []byte("hello world")
cipher := rc4(key, plain)
fmt.Printf("cipher: %x\n", cipher)
fmt.Println("decrypt:", string(rc4(key, cipher)))
}