本篇文章给大家谈谈rc4加密算法详解以及对应的知识点，希望对各位有所帮助。
aes加密算法
aes加密算法原理
随着对称密码的发展,DES数据加密标准算法由于密钥长度较小(56位),已经不适应当今分布式开放网络对数据加密安全性的要求，因此1997年NIST公开征集新的数据加密标准,即aes[1]。经过三轮的筛选,比利时Joan Daeman和Vincent Rijmen提交的Rijndael算法被提议为aes的最终算法。此算法将成为美国新的数据加密标准而被广泛应用在各个领域中。尽管人们对aes还有不同的看法,但总体来说,aes作为新一代的数据加密标准汇聚了强安全性、高性能、高效率、易用和灵活等优点。aes设计有三个密钥长度:128,192,256位，相对而言，aes的128密钥比DES的56密钥强1021倍[2]。aes算法主要包括三个方面：轮变化、圈数和密钥扩展。本文以128为例，介绍算法的基本原理；结合AVR汇编语言，实现高级数据加密算法aes。
aes是分组密钥，算法输入128位数据，密钥长度也是128位。用Nr表示对一个数据分组加密的轮数（加密轮数与密钥长度的关系如表1所列）。每一轮都需要一个与输入分组具有相同长度的扩展密钥Expandedkey(i)的参与。由于外部输入的加密密钥K长度有限,所以在算法中要用一个密钥扩展程序(Keyexpansion)把外部密钥K扩展成更长的比特串,以生成各轮的加密和解密密钥。
1.1圈变化
aes每一个圈变换由以下三个层组成:
非线性层——进行Subbyte变换；
线行混合层——进行ShiftRow和MixColumn运算；
密钥加层——进行AddRoundKey运算。
① Subbyte变换是作用在状态中每个字节上的一种非线性字节转换,可以通过计算出来的S盒进行映射。
② ShiftRow是一个字节换位。它将状态中的行按照不同的偏移量进行循环移位，而这个偏移量也是根据Nb的不同而选择的[3]。
③ 在MixColumn变换中,把状态中的每一列看作GF(28)上的多项式a(x)与固定多项式c(x)相乘的结果。 b(x)=c(x)*a(x)的系数这样计算:*运算不是普通的乘法运算,而是特殊的运算，即 b(x)=c(x)·a(x)(mod x4+1) 对于这个运算 b0=02。a0+03。a1+a2+a3 令xtime(a0)=02。a0其中，符号“。”表示模一个八次不可约多项式的同余乘法[3]。
对于逆变化,其矩阵C要改变成相应的D,即b(x)=d(x)＊a(x)。
④ 密钥加层运算(addround)是将圈密钥状态中的对应字节按位“异或”。
⑤ 根据线性变化的性质[1],解密运算是加密变化的逆变化。这里不再详细叙述。
1.2轮变化
对不同的分组长度，其对应的轮变化次数是不同的,如表1所列。
1.3密钥扩展
aes算法利用外部输入密钥K(密钥串的字数为Nk),通过密钥的扩展程序得到共计4(Nr+1)字的扩展密钥。它涉及如下三个模块:① 位置变换(rotword)——把一个4字节的序列[A,B,C,D]变化成[B,C,D,A]；② S盒变换(subword)——对一个4字节进行S盒代替；③ 变换Rcon——Rcon表示32位比特字[xi-1,00,00,00]。这里的x是（02），如 Rcon[1]=[01000000]；Rcon[2]=[02000000]；Rcon[3]=[04000000]…… 扩展密钥的生成：扩展密钥的前Nk个字就是外部密钥K；以后的字W[]等于它前一个字W[[i-1]]与前第Nk个字W[[i-Nk]]的“异或”,即W[]=W[[i-1]]W[[i- Nk]]。但是若i为Nk的倍数,则W=W[i-Nk]Subword(Rotword(W[[i-1]]))Rcon[i/Nk]。
aes的加密与解密流程如图1所示。
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。假设S-box的长度为256，密钥长度为Len。先来看看算法的初始化部分（用C代码表示）：
其中，参数1是一个256长度的char型数组，定义为: unsigned char sBox[256];
参数2是密钥，其内容可以随便定义：char key[256];
参数3是密钥的长度，Len = strlen(key); /*初始化函数*/void rc4_init(unsigned char*s,unsigned char*key, unsigned long Len){ int i=0,j=0; char k[256]={0}; unsigned char tmp=0; for(i=0;i256;i++) { s[i]=i; k[i]=key[i%Len]; } for(i=0;i256;i++) { j=(j+s[i]+k[i])%256; tmp=s[i]; s[i]=s[j];//交换s[i]和s[j] s[j]=tmp; }}在初始化的过程中，密钥的主要功能是将S-box搅乱，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。
再来看看算法的加密部分（用C代码表示）：
其中，参数1是上边rc4_init函数中，被搅乱的S-box;
参数2是需要加密的数据data;
参数3是data的长度. /*加解密*/void rc4_crypt(unsigned char*s,unsigned char*Data,unsigned long Len){ int i=0,j=0,t=0; unsigned long k=0; unsigned char tmp; for(k=0;kLen;k++) { i=(i+1)%256; j=(j+s[i])%256; tmp=s[i]; s[i]=s[j];//交换s[x]和s[y] s[j]=tmp; t=(s[i]+s[j])%256; Data[k]^=s[t]; }}最后，在main函数中，调用顺序如下： int main(){unsigned char s[256]={0},s2[256]={0};//S-boxchar key[256]={justfortest};char pData[512]=这是一个用来加密的数据Data;unsigned long len=strlen(pData);int i;printf(pData=%s\n,pData);printf(key=%s,length=%d\n\n,key,strlen(key));rc4_init(s,(unsigned char*)key,strlen(key));//已经完成了初始化printf(完成对S[i]的初始化，如下：\n\n);for(i=0;i256;i++){ printf(%02X,s[i]); if(i(i+1)%16==0)putchar('\n');}printf(\n\n);for(i=0;i256;i++)//用s2[i]暂时保留经过初始化的s[i]，很重要的！！！{ s2[i]=s[i];}printf(已经初始化，现在加密:\n\n);rc4_crypt(s,(unsigned char*)pData,len);//加密printf(pData=%s\n\n,pData);printf(已经加密，现在解密:\n\n);//rc4_init(s,(unsigned char*)key,strlen(key));//初始化密钥rc4_crypt(s2,(unsigned char*)pData,len);//解密printf(pData=%s\n\n,pData);return0;}因此最终的完整程序是： //程序开始#includestdio.h#includestring.htypedef unsigned longULONG;/*初始化函数*/void rc4_init(unsigned char*s, unsigned char*key, unsigned long Len){ int i = 0, j = 0; char k[256] = { 0 }; unsigned char tmp = 0; for (i = 0; i256; i++) { s[i] = i; k[i] = key[i%Len]; } for (i = 0; i256; i++) { j = (j + s[i] + k[i]) % 256; tmp = s[i]; s[i] = s[j];//交换s[i]和s[j] s[j] = tmp; }}/*加解密*/void rc4_crypt(unsigned char*s, unsigned char*Data, unsigned long Len){ int i = 0, j = 0, t = 0; unsigned long k = 0; unsigned char tmp; for (k = 0; kLen; k++) { i = (i + 1) % 256; j = (j + s[i]) % 256; tmp = s[i]; s[i] = s[j];//交换s[x]和s[y] s[j] = tmp; t = (s[i] + s[j]) % 256; Data[k] ^= s[t]; }}int main(){ unsigned char s[256] = { 0 }, s2[256] = { 0 };//S-box char key[256] = { justfortest }; char pData[512] = 这是一个用来加密的数据Data; unsigned long len = strlen(pData); int i; printf(pData=%s\n, pData); printf(key=%s,length=%d\n\n, key, strlen(key)); rc4_init(s, (unsigned char*)key, strlen(key));//已经完成了初始化 printf(完成对S[i]的初始化，如下：\n\n); for (i = 0; i256; i++) { printf(%02X, s[i]); if (i (i + 1) % 16 == 0)putchar('\n'); } printf(\n\n); for (i = 0; i256; i++)//用s2[i]暂时保留经过初始化的s[i]，很重要的！！！ { s2[i] = s[i]; } printf(已经初始化，现在加密:\n\n); rc4_crypt(s, (unsigned char*)pData, len);//加密 printf(pData=%s\n\n, pData); printf(已经加密，现在解密:\n\n); //rc4_init(s,(unsignedchar*)key,strlen(key));//初始化密钥 rc4_crypt(s2, (unsigned char*)pData, len);//解密 printf(pData=%s\n\n, pData); return 0;}//程序完
RC4经典加密算法VB版本代码
VB版rc4算法
Public Sub main()
Dim key As String
For i = 1 To 16
Randomize
key = key Chr(Rnd * 255)
Next i
MsgBox RC4(RC4("Welcome To Plindge Studio!", key), key)
End Sub
Public Function RC4(inp As String, key As String) As String
Dim S(0 To 255) As Byte, K(0 To 255) As Byte, i As Long
Dim j As Long, temp As Byte, Y As Byte, t As Long, x As Long
Dim Outp As String
For i = 0 To 255
S(i) = i
Next
j = 1
For i = 0 To 255
If j Len(key) Then j = 1
K(i) = Asc(Mid(key, j, 1))
j = j + 1
Next i
j = 0
For i = 0 To 255
j = (j + S(i) + K(i)) Mod 256
temp = S(i)
S(i) = S(j)
S(j) = temp
Next i
i = 0
j = 0
For x = 1 To Len(inp)
i = (i + 1) Mod 256
j = (j + S(i)) Mod 256
temp = S(i)
S(i) = S(j)
S(j) = temp
t = (S(i) + (S(j) Mod 256)) Mod 256
Y = S(t)
Outp = Outp Chr(Asc(Mid(inp, x, 1)) Xor Y)
Next
RC4 = Outp
End Function
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