RC4

1. 简介

RC4 属于同步流密码，同步流密码的加密器分成密钥流产生器和加密变换器两个部分。

2. 特性

• 密钥长度可变，面向字节操作；
• 用置换加密（异或）输入消息，每次一个字节；
• 至少采用 128128128 比特的密钥

3. 加密过程

3.1 密钥调度算法（Key-Scheduling Algorithm, 简称 KSA）

• 由密钥流决定一个 0∼255 的置换
• 初始化时，状态矢量S被设置为 0 到 255, 即 S[0]=0,S[1]=1,⋯ ,S[255]=255
• 种子密钥 K 为 L 个字节，循环填充到矢量 T 的 256 个字节中
• 由 T[i] 确定将 S[i] 置换为 S中的另一个字节
• j=(j+S[i]+T[i])mod 256
• 由于对S的操作只是置换，因此，S 仍然为一个 \{0,1,\cdots,255\} 的置换

//初始化S和T
for i = 0 to 255 do
    S[i] = i;
    T[i] = K[i mod L];
//S的初始置换
j = 0;
for i = 0 to 255 do
    j = (j + S[i] + T[i])(mod 256)
    swap(S[i],S[j]);

3.2 伪随机子密钥生成算法（Pseudo Random-Generation Algorithm, 简称 PRGA）

• 种子密钥不再使用，重复使用向量S生成密钥流
• j=(j+S[i])mod 256
• 将 S[i]和 S[j]进行交换，t=(S[i]+S[j])mod 256
• Ki=S[t]
• 当 S[255] 完成置换后，操作再从 S[0]开始重复

i = j = 0;
for each message byte Mi
    i = (i + 1)(mod 256);
    j = (j + S[i])(mod 256);
    swap(S[i],S[j]);
    t = (S[i] + S[j])(mod 256);
    Ki = S[t];
    Ci = Mi XOR Ki