一、原理#

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算法的原理很简单，包括初始化算法（KSA）和伪随机子密码生成算法（PRGA）两大部分。

1、初始化算#

假设S-box的长度为256，密钥长度为Len，在初始化的过程中，密钥的主要功能是将S-box搅乱。

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void rc4_init(unsigned char*s,unsigned char*key, unsigned long Len)
2
{
3
    int i=0,j=0;
4
    unsigned char tmp=0;
5
    for(i=0;i<256;i++) {
6
        s[i]=i;
7
        k[i]=key[i%Len];
8
    }
9
    for(i=0;i<256;i++) {
10
        j=(j+s[i]+k[i])%256;
11
        tmp=s[i];
12
        s[i]=s[j];
13
        s[j]=tmp;
14
    }
15
}

2、加解密#

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void rc4_crypt(unsigned char*s,unsigned char*Data,unsigned long Len)
2
{
3
    int i=0,j=0,t=0;
4
    unsigned long k=0;
5
    unsigned char tmp;
6
    for(k=0;k<Len;k++)
7
    {
8
        i=(i+1)%256;
9
        j=(j+s[i])%256;
10
        tmp=s[i];
11
        s[i]=s[j];
12
        s[j]=tmp;
13
        t=(s[i]+s[j])%256;
14
        Data[k]^=s[t];
15
    }
16
}

i确保S-box的每个元素都得到处理，j保证S-box的搅乱是随机的。而不同的S-box在经过伪随机子密码生成算法的处理后可以得到不同的子密钥序列，将S-box和明文进行xor运算，得到密文，解密过程也完全相同。

二、代码#

1
#include <stdio.h>
2
#include <string.h>
3

4
void rc4_init(unsigned char *s, unsigned char *key, unsigned long Len) {
5
    int i = 0, j = 0;
6
    unsigned char k[256] = {0};
7
    unsigned char tmp = 0;
8

9
    for (i = 0; i < 256; i++) {
10
        s[i] = i;
11
        k[i] = key[i % Len];
12
    }
13

14
    for (i = 0; i < 256; i++) {
15
        j = (j + s[i] + k[i]) % 256;
16
        tmp = s[i];
17
        s[i] = s[j];
18
        s[j] = tmp;
19
    }
20
}
21

22
void rc4_crypt(unsigned char *s, unsigned char *Data, unsigned long Len) {
23
    int i = 0, j = 0, t = 0;
24
    unsigned long k = 0;
25
    unsigned char tmp;
26

27
    for (k = 0; k < Len; k++) {
28
        i = (i + 1) % 256;
29
        j = (j + s[i]) % 256;
30
        tmp = s[i];
31
        s[i] = s[j];
32
        s[j] = tmp;
33
        t = (s[i] + s[j]) % 256;
34
        Data[k] ^= s[t];
35
    }
36
}
37

38
void print_hex(unsigned char *data, unsigned long len) {
39
    for (unsigned long i = 0; i < len; i++) {
40
        printf("%02X ", data[i]);  // 打印为十六进制
41
    }
42
    printf("\n");
43
}
44

45
int main() {
46
    unsigned char s[256] = {0};
47
    unsigned char key[] = "This is key";
48
    unsigned char Data[] = "This is plaintext or ciphertext";
49

50
    // 初始化 RC4 状态
51
    rc4_init(s, key, strlen((const char*)key));
52

53
    // 对数据进行加密或解密
54
    rc4_crypt(s, Data, strlen((const char*)Data));
55

56
    // 输出加密或解密后的结果
57
    printf("Encrypted/Decrypted data (in hex):\n");
58
    print_hex(Data, strlen((const char*)Data));
59

60
    return 0;
61
}