【CTF笔记】RC4加密

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。

void rc4_init(unsigned char*s,unsigned char*key, unsigned long Len)
{
    int i=0,j=0;
    unsigned char tmp=0;
    for(i=0;i<256;i++) {
        s[i]=i;
        k[i]=key[i%Len];
    }
    for(i=0;i<256;i++) {
        j=(j+s[i]+k[i])%256;
        tmp=s[i];
        s[i]=s[j];
        s[j]=tmp;
    }
}

2、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;k<Len;k++)
    {
        i=(i+1)%256;
        j=(j+s[i])%256;
        tmp=s[i];
        s[i]=s[j];
        s[j]=tmp;
        t=(s[i]+s[j])%256;
        Data[k]^=s[t];
    }
}

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

#include <stdio.h>
#include <string.h>

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

    for (i = 0; i < 256; i++) {
        s[i] = i;
        k[i] = key[i % Len];
    }

    for (i = 0; i < 256; i++) {
        j = (j + s[i] + k[i]) % 256;
        tmp = s[i];
        s[i] = s[j];
        s[j] = tmp;
    }
}

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; k < Len; k++) {
        i = (i + 1) % 256;
        j = (j + s[i]) % 256;
        tmp = s[i];
        s[i] = s[j];
        s[j] = tmp;
        t = (s[i] + s[j]) % 256;
        Data[k] ^= s[t];
    }
}

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

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

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

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

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

    return 0;
}