RC4算法

詞語解釋

RC4算法，即Rivest Cipher 4，又稱為“魯棒密碼4”，是一種流密碼算法，由美國麻省理工學(xué)院的Ron Rivest于1987年發(fā)明，是一種對(duì)稱加密算法，它可以使用變長密鑰，其密鑰長度可以達(dá)到256位。 RC4算法在通信中的含義是，它是一種加密算法，可以用來保護(hù)通信雙方之間傳輸?shù)男畔�，使得只有雙方知道密鑰的人才能夠解密信息，從而保護(hù)信息的安全。 RC4算法的應(yīng)用包括： 1、用于安全傳輸：RC4算法可以用來保護(hù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩�，可以用來保護(hù)網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，從而保護(hù)網(wǎng)絡(luò)中的信息安全。 2、用于身份認(rèn)證：RC4算法可以用來驗(yàn)證雙方的身份，從而保證雙方之間的安全通信。 3、用于數(shù)據(jù)加密：RC4算法可以用來對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，從而保護(hù)數(shù)據(jù)的安全性。 4、用于數(shù)據(jù)解密：RC4算法可以用來對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解密，從而獲取原始數(shù)據(jù)。 5、用于網(wǎng)絡(luò)安全：RC4算法可以用來保護(hù)網(wǎng)絡(luò)的安全，從而保護(hù)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)安全。總之，RC4算法可以用來保護(hù)網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)男畔�，保護(hù)雙方之間的安全通信，保護(hù)數(shù)據(jù)的安全性，從而保護(hù)網(wǎng)絡(luò)的安全。

　　RC4加密算法
　　RC4加密算法是大名鼎鼎的RSA三人組中的頭號(hào)人物Ron Rivest在1987年設(shè)計(jì)的密鑰長度可變的流加密算法簇。之所以稱其為簇，是由于其核心部分的S-box長度可為任意，但一般為256字節(jié)。該算法的速度可以達(dá)到DES加密的10倍左右。
　　RC4算法的原理很簡(jiǎn)單，包括初始化算法和偽隨機(jī)子密碼生成算法兩大部分。假設(shè)S-box長度和密鑰長度均為為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 　　s=i;
　　j=0;
　　for (i=0; i 　　{
　　j=(j+s+k)%256;
　　swap(s, 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(gè)元素都得到處理，j保證S-box的攪亂是隨機(jī)的。而不同的S-box在經(jīng)過偽隨機(jī)子密碼生成算法的處理后可以得到不同的子密鑰序列，并且，該序列是隨機(jī)的：
　　i=j=0;
　　while (明文未結(jié)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(jìn)行xor運(yùn)算，得到密文，解密過程也完全相同。
　　由于RC4算法加密是采用的xor，所以，一旦子密鑰序列出現(xiàn)了重復(fù)，密文就有可能被破解。關(guān)于如何破解xor加密，請(qǐng)參看Bruce Schneier的Applied Cryptography一書的1.4節(jié)Simple XOR，在此我就不細(xì)說了。那么，RC4算法生成的子密鑰序列是否會(huì)出現(xiàn)重復(fù)呢？經(jīng)過我的測(cè)試，存在部分弱密鑰，使得子密鑰序列在不到100萬字節(jié)內(nèi)就發(fā)生了完全的重復(fù)，如果是部分重復(fù)，則可能在不到10萬字節(jié)內(nèi)就能發(fā)生重復(fù)，因此，推薦在使用RC4算法時(shí)，必須對(duì)加密密鑰進(jìn)行測(cè)試，判斷其是否為弱密鑰。
　　但在2001年就有以色列科學(xué)家指出RC4加密算法存在著漏洞，這可能對(duì)無線通信網(wǎng)絡(luò)的安全構(gòu)成威脅。
　　以色列魏茨曼研究所和美國思科公司的研究者發(fā)現(xiàn)，在使用“有線等效保密規(guī)則”（WEP）的無線網(wǎng)絡(luò)中，在特定情況下，人們可以逆轉(zhuǎn)RC4算法的加密過程，獲取密鑰，從而將己加密的信息解密。實(shí)現(xiàn)這一過程并不復(fù)雜，只需要使用一臺(tái)個(gè)人電腦對(duì)加密的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，經(jīng)過幾個(gè)小時(shí)的時(shí)間就可以破譯出信息的全部?jī)?nèi)容。
　　專家說，這并不表示所有使用RC4算法的軟件都容易泄密，但它意味著RC4算法并不像人們?cè)日J(rèn)為的那樣安全。這一發(fā)現(xiàn)可能促使人們重新設(shè)計(jì)無線通信網(wǎng)絡(luò)，并且使用新的加密算法。

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