RC4算法

RC4算法

RC4加密算法,是大名鼎鼎的RSA三人組中的頭號人物Ron Rivest在1987年設計的密鑰長度可變的流加密算法簇。

基本信息

詳細介紹

RC4加密算法

之所以稱其為簇,是由於其核心部分的S-box長度可為任意,但一般為256位元組。該算法的速度可以達到DES加密的10倍左右。

RC4算法的原理很簡單,包括初始化算法和偽隨機子密碼生成算法兩大部分。假設S-box長度和密鑰長度均為n。先來看看算法的初始化部分(用類C偽代碼表示):

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

s[i]=i;

}

j=0;

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

{

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

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

}

在初始化的過程中,密鑰的主要功能是將S-box攪亂,i確保S-box的每個元素都得到處理,j保證S-box的攪亂是隨機的。而不同的S-box在經過偽隨機子密碼生成算法的處理後可以得到不同的子密鑰序列,並且,該序列是隨機的:

i=j=0;

while (明文未結束)

{

++i%=n;

j=(j+s)%n;

swap(s, s[j]);

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

}

得到的子密碼sub_k用以和明文進行xor運算,得到密文,解密過程也完全相同。

由於RC4算法加密是採用的xor,所以,一旦子密鑰序列出現了重複,密文就有可能被破解。關於如何破解xor加密,請參看Bruce Schneier的Applied Cryptography一書的1.4節Simple XOR。那么,RC4算法生成的子密鑰序列是否會出現重複呢?經過我的測試,存在部分弱密鑰,使得子密鑰序列在不到100萬位元組內就發生了完全的重複,如果是部分重複,則可能在不到10萬位元組內就能發生重複,因此,推薦在使用RC4算法時,必須對加密密鑰進行測試,判斷其是否為弱密鑰。

但在2001年就有以色列科學家指出RC4加密算法存在著漏洞,這可能對無線通信網路的安全構成威脅。

以色列魏茨曼研究所和美國思科公司的研究者發現,在使用“有線等效保密規則”(WEP)的無線網路中,在特定情況下,人們可以逆轉RC4算法的加密過程,獲取密鑰,從而將已加密的信息解密。實現這一過程並不複雜,只需要使用一台個人電腦對加密的數據進行分析,經過幾個小時的時間就可以破譯出信息的全部內容。

專家說,這並不表示所有使用RC4算法的軟體都容易泄密,但它意味著RC4算法並不像人們原先認為的那樣安全。這一發現可能促使人們重新設計無線通信網路,並且使用新的加密算法。

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