计算机系统与网络安全技术（第2版）-课件 1-6-2 序列密码学基础（RC4算法）

第一章信息安全概述-RC4算法计算机系统与网络安全技术RC：“RC”isRon’sCodeorRivestCipher1987年RonRivest为RSA公司所设计的流密码算法可变密钥长度的、面向字节操作的流密码：8～2048位可变1994年算法才公开在SSL/TLS和IEEE802.11无线网络中有广泛应用：WEP协议RC4算法第一章信息安全概述什么是RC4算法？用可变长度密钥初始化长度为256字节的矢量S：S[0],S[1],…,S[255]矢量S形成了算法的内部状态密钥流字节K由S中255个元素按照一定方式选出一个元素来生成每生成一个子密钥，S中的元素就被重新置换一次RC4算法的思想RC4算法第一章信息安全概述RC4算法的具体过程大致包括：第一步：初始化矢量S第二步：建立一个临时矢量K第三步：用K产生矢量S的初始置换第四步：生成加密所需要的密钥流KeyStramByte第五步：加密（用密钥流KeyStramByte对明文按位异或运算得到密文）RC4算法具体过程RC4算法第一章信息安全概述初始化S初始条件：密钥种子Key[],密钥初始化向量S初始化S：S中元素被置为按升序从0到255：S[0]=0,S[1]=1,…,S[255]=255第一步：初始化SRC4算法第一章信息安全概述建立临时矢量K如果密钥种子Key[]的长度为256字节，则将Key赋值给K否则将Key[]的值赋给K的前N个元素（N为密钥Key[]的长度）循环重复用Key[]的值赋给K剩下的元素,直到K的所有元素都被赋值第二步：建立临时矢量KRC4算法第一章信息安全概述然后用K对S进行初始置换从S[0]到S[255]，对每个S[i]，根据由K[i]确定的方案，将S[i]置换为S中的另外一个字节由于对S的操作仅是交换（即置换），因此S仍然包含所有值为0到255的元素第三步：用K对S进行初始置换RC4算法第一章信息安全概述Input：Key[],N=len(key)Output:S[]/*密钥流初始值*//*Array“key”containsNbytesofkey*//*Array“S”alwayshasapermutationof0,1,…,255*/ fori=0to255 S[i]=i K[i]=key[i(modN)] nexti j=0 fori=0to255 j=(j+S[i]+K[i])mod256 swap(S[i],S[j]) nextiRC4密钥的生成过程中初始置换伪代码RC4算法第一章信息安全概述用K对S进行初始置换建立临时矢量K初始化S密钥流KeyStramByte的生成是从S[]选择一个元素首先，对每个S[i]，根据当前S的值，将S[i]与S[]中另外一个字节置换置换规律是： i=(i+1)mod256 j=(j+S[i])mod256 swap(S[i],S[j]) t=(S[i]+S[j])mod256生成密钥流： KeyStreamByte=S[t]当S[255]用完后，则重复循环使用第四步：生成密钥流KeyStramByteRC4算法第一章信息安全概述加密：将KeyStreamByte值与下一个明文字节异或运算得到密文解密：接收方按照相同的方法生成KeyStreamByte值将KeyStreamByte值与下一个密文字节异或第五步：加密与解密RC4算法第一章信息安全概述Input：M,S[]Output:Ci＝j＝0foreachmessagebyteMii=(i+1)mod256j=(j+S[i])mod256swap(S[i],S[j])t=(S[i]+S[j])mod256KeyStreamByte=S[t]Ci=MiXORKeyStreamByteNextC=C1|C2|…|Cn

RC4的密钥流生成及加解密伪代码RC4算法第一章信息安全概述生成密钥流KeyStramByte加密与解密对已知的密码分析