学习RC4及C语言手搓RC4算法
本文主要是了解RC4和清楚RC4步骤。重点是算法步骤。 了解RC4 RC4（Rivest Cipher 4）是一种流加密算法，由Ron Rivest在1987年设计。 它通过生成密钥流字节与明文进行异或操作来实现加密，它加解密使用相同的密钥，因此也属于对称加密算法。 RC4使用可变长度的密钥，长度范围为1到256个字节。 RC4算法主要代码是如何生成密钥流。 分为两步： 初始化阶段 KSA（Key-Scheduling Algorithm) 密钥流生成阶段 PRGA (pseudo-random generation algorithm) KSA主要步骤如下： 初始化 S 盒：创建一个256长度的数组S，初始化为S[i] = i 初始化临时数组 T进行密钥填充：如果RC4密钥(key)长度为key_len,密钥重复填充到长度为 256 的数组 T 中, T[i] = key[ i % key_len] 打乱 S 盒：使用密钥对 S 盒进行置换。 伪代码： for i from 0 to 255: S[i] = i T[i] = key[i % key_len] j = 0 for i from 0 to 255: j = (j + S[i] + T[i]) % 256 swap(S[i], S[j]) PRGA主要步骤如下： 密钥流生成阶段的目的是生成伪随机的密钥流字节，用于与明文或密文进行异或操作。 伪代码如下： i = 0, j = 0 while (需要生成密钥流字节长度): i = (i + 1) % 256 j = (j + S[i]) % 256 swap(S[i], S[j]) k = S[(S[i] + S[j]) % 256] 输出 k k就是密钥流字节。这是一个字节。这个字节用于和明文异或。 我生成一个数组keystream存储密钥流字节，这个keystream应该是和明文长度一致的。加解密的时候按字节进行异或。 我写的简单代码。 #include <stdio.h> #include <string.h> // 将字符数组转换为十六进制格式并打印 void charArrayToHex(const unsigned char *array, int length) { for (int i = 0; i < length; i++) { printf("%02X ", array[i]); } printf("\n"); } int main() { // 密钥和明文 unsigned char key[] = "secret"; unsigned char plaintext[] = "flag{Congratulation!}"; // 计算密钥和明文的长度 int key_len = strlen((char *)key); int plaintext_len = strlen((char *)plaintext); // 输出密钥和明文信息 printf("加密明文: %s\n", plaintext); printf("密钥: %s\n", key); printf("密钥长度: %d\n", key_len); printf("明文长度: %d\n", plaintext_len); // 初始化变量 unsigned char ciphertext[256] = {0}; // 密文 unsigned char decryptedtext[256] = {0}; // 解密后的明文 unsigned char S[256]; // S盒 unsigned char T[256]; // 临时数组 unsigned char keystream[256] = {0}; // 密钥流 // KSA阶段（Key-Scheduling Algorithm） printf("KSA阶段...\n"); for (int i = 0; i < 256; i++) { S[i] = i; // 初始化S盒 T[i] = key[i % key_len]; // 用密钥填充T数组 } int j = 0; for (int i = 0; i < 256; i++) { j = (j + S[i] + T[i]) % 256; // 打乱S盒 unsigned char temp = S[i]; S[i] = S[j]; S[j] = temp; } printf("KSA阶段完成!\n"); // PRGA阶段（Pseudo-Random Generation Algorithm） printf("PRGA阶段...\n"); int i = 0; j = 0; for (int k = 0; k < plaintext_len; k++) { i = (i + 1) % 256; j = (j + S[i]) % 256; unsigned char temp = S[i]; S[i] = S[j]; S[j] = temp; keystream[k] = S[(S[i] + S[j]) % 256]; // 生成密钥流 } printf("PRGA阶段完成!\n"); // 加密阶段 printf("加密阶段...\n"); for (int k = 0; k < plaintext_len; k++) { ciphertext[k] = plaintext[k] ^ keystream[k]; // 异或操作加密 } printf("加密完成! 密文: "); charArrayToHex(ciphertext, plaintext_len); // 输出密文的十六进制 // 解密阶段 printf("解密阶段...\n"); for (int k = 0; k < plaintext_len; k++) { decryptedtext[k] = ciphertext[k] ^ keystream[k]; // 异或操作解密 } printf("解密完成! 明文: %s\n", decryptedtext); // 输出解密后的明文 printf("明文 HEX: "); charArrayToHex(decryptedtext, plaintext_len); // 输出明文的十六进制 return 0; } ...