Crypto-流密码(未完结)

https://lazzzaro.github.io/2020/11/07/crypto-流密码/

RC4

在密码学中，RC4（来自Rivest Cipher 4的缩写）是一种流加密算法，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。

由美国密码学家罗纳德·李维斯特（Ronald Rivest）在1987年设计的。由于RC4算法存在弱点，2015年2月所发布的 RFC 7465 规定禁止在TLS中使用RC4加密算法。

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。

由于异或运算的对合性，RC4加密解密使用同一套算法。

算法

KSA

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for i from 0 to 255#初始化S盒,将S盒的每个元素初始化为其下标值
    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

PRGA

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（©）。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。

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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。

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#python2
def KSA(key):
    keylength = len(key)
    S = range(256)
    j = 0
    for i in range(256):
        j = (j + S[i] + key[i % keylength]) % 256
        S[i], S[j] = S[j], S[i]  # swap

    return S

def PRGA(S):
    i = 0
    j = 0
    while True:
        i = (i + 1) % 256
        j = (j + S[i]) % 256
        S[i], S[j] = S[j], S[i]  # swap

        K = S[(S[i] + S[j]) % 256]
        yield K

def RC4(key):
    S = KSA(key)
    return PRGA(S)


if __name__ == '__main__':
    key = 'Key'
    plaintext = 'Plaintext'

    def convert_key(s):
        return [ord(c) for c in s]
    key = convert_key(key)

    keystream = RC4(key)

    import sys
    for c in plaintext:
        sys.stdout.write("%02X" % (ord(c) ^ keystream.next()))
    print
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#python3
N = 256
S = [0] * N
key = 'keykeykey'
Key = [0] * N

t = []

for i in range(N):
	S[i] = i
	Key[i] = ord(key[i % len(key)])

j = 0
for i in range(N):
	j = (j + S[i] + Key[i]) % N
	S[i], S[j] = S[j], S[i]

i = 0
j = 0
for k in range(len(t)):
	i = (i + 1) % N
	j = (j + S[i]) % N
	S[i], S[j] = S[j], S[i]
	t[k] ^= S[(S[i] + S[j]) % N]

print(t)
print(''.join(chr(k) for k in t))