RC4

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MD5
概述
设计者 罗纳德·李维斯特
首次发布 1994年對外洩露
(1987年設計)
密码细节
密钥长度 40–2,048 位元
State size 2,064 bits (1,684 effective)
重复回数 1

密碼學中,RC4(來自Rivest Cipher 4的縮寫)是一種流加密算法,密钥长度可变。它加解密使用相同的密钥,因此也属于对称加密算法。RC4是有线等效加密(WEP)中采用的加密算法,也曾经是TLS可采用的算法之一。

由美國密碼學家羅納德·李維斯特Ronald Rivest)在1987年设计的。由于RC4算法存在弱点,2015年2月所發佈的 RFC 7465 规定禁止在TLS中使用RC4加密算法[1]

RC4由伪随机数生成器和异或运算组成。RC4的密钥长度可变,范围是[1,255]。RC4一个字节一个字节地加解密。给定一个密钥,伪随机数生成器接受密钥并产生一个S盒。S盒用来加密数据,而且在加密过程中S盒会变化。

由于异或运算对合性,RC4加密解密使用同一套算法。

歷史[编辑]

RC4是由RSA Security的罗纳德·李维斯特在1987年开发出来的,虽然它的官方名是“Rivest Cipher 4”,但是首字母缩写RC也可以理解为"Ron's Code"[2]。(见RC2RC5RC6

RC4开始时是商业密码,没有公开发表出来,但是在1994年9月份的时候,它被人匿名公开在了Cypherpunks 邮件列表上,很快它就被发到了sci.crypt 新闻组上,随后从这儿传播到了互联网的许多站点。随之贴出的代码后来被证明是真实的,因为它的输出跟取得了RC4版权的私有软件的输出是完全相同的。由于算法已经公开,rc4也就不再是商业秘密了,只是它的名字“RC4”仍然是一个注册商标。RC4经常被称作是“ARCFOUR”或者"ARC4"(意思是称为RC4),这样来避免商标使用的问题。RSA Security从来没有正式公布这个算法,罗纳德·李维斯特在2008年的自己的课程笔记中与RC4的英文维基百科文章,并且在2014年的文件[3]中确认了RC4及其代码的历史。

RC4已经成为一些常用的协议和标准的一部分,如1997年的WEP和2003/2004年无线卡的WPA ; 和1995年的SSL,以及后来1999年的TLS。直到由于RC4攻击使用RC4的SSL和TLS,在2015年由RFC 7465禁止在所有版本的TLS中使用。 让它如此广泛分布和使用的主要因素是它不可思议的简单和速度,不管是软件还是硬件,实现起来都十分容易。

[4]

伪代码[编辑]

初始化长度为256的S盒。第一个for循环将0到255的互不重复的元素装入S盒。第二个for循环根据密钥打乱S盒。

 for i from 0 to 255
     S[i] := i
 endfor
 j := 0
 for( i=0 ; i<256 ; i++)
     j := (j + S[i] + key[i mod keylength]) % 256
     swap values of S[i] and S[j]
 endfor

下面i,j是两个指针。每收到一个字节,就进行while循环。通过一定的算法((a),(b))定位S盒中的一个元素,并与输入字节异或,得到k。循环中还改变了S盒((c))。如果输入的是明文,输出的就是密文;如果输入的是密文,输出的就是明文。

 i := 0
 j := 0
 while GeneratingOutput:
     i := (i + 1) mod 256   //a
     j := (j + S[i]) mod 256 //b
     swap values of S[i] and S[j]  //c
     k := inputByte ^ S[(S[i] + S[j]) % 256]
     output K
 endwhile

此算法保证每256次循环中S盒的每个元素至少被交换过一次。

破解[编辑]

2015年,比利時魯汶大學的研究人員Mathy Vanhoef及Frank Piessens,公布了針對RC4加密演算法的新型攻擊程式,可在75小時內取得cookie的內容。[5]

参考文献[编辑]

  1. ^ Andrei Popov. Prohibiting RC4 Cipher Suites. IETF. February 2015 [2015-02-18]. 
  2. ^ Rivest FAQ
  3. ^ Rivest, Ron; Schuldt, Jacob (27 October 2014). "Spritz – a spongy RC4-like stream cipher and hash function" (PDF). Retrieved 26 October 2014.
  4. ^ https://en.wikipedia.org/wiki/RC4
  5. ^ http://www.rc4nomore.com RC4 NOMORE