RC4算法python编程实现

RC4于1987年提出，和DES算法一样。是一种对称加密算法，也就是说使用的**为单钥（或称为私钥）。

但不同于DES的是。RC4不是对明文进行分组处理，而是字节流的方式依次加密明文中的每个字节。解密的时候也是依次对密文中的每个字节进行解密。

RC4算法的特点是算法简单，执行速度快。并且**长度是可变的，可变范围为1-256字节(8-2048比特)，在现在技术支持的前提下，当**长度为128比特时，用暴力法搜索**已经不太可行，所以能够预见RC4的**范围任然能够在今后相当长的时间里抵御暴力搜索**的攻击。实际上，现在也没有找到对于128bit**长度的RC4加密算法的有效攻击方法。

RC4算法：RC4是一种对称密码算法，它属于对称密码算法中的序列密码(streamcipher,也称为流密码)，它是可变**长度，面向字节操作的流密码。

RC4算法中的关键变量：

1、**流：RC4算法的关键是依据明文和**生成相应的**流，**流的长度和明文的长度是相应的。也就是说明文的长度是500字节，那么**流也是500字节。当然，加密生成的密文也是500字节。由于密文第i字节=明文第i字节^**流第i字节

 

2、状态向量S：长度为256。S[0],S[1].....S[255]。每一个单元都是一个字节。算法执行的不论什么时候。S都包含0-255的8比特数的排列组合，仅仅只是值的位置发生了变换；

 

3、暂时向量T：长度也为256，每一个单元也是一个字节。假设**的长度是256字节。就直接把**的值赋给T，否则，轮转地将**的每一个字节赋给T。

 

4、**K：长度为1-256字节。注意**的长度keylen与明文长度、**流的长度没有必定关系。通常**的长度趣味16字节（128比特）。

 

RC4算法加密流程：

包括**调度算法KSA和伪随机子密码生成算法PRGA两大部分(以**长度为256个字节为例)。

**调度算法：首先初始化状态矢量S，矢量S中元素的值被按升序从0到255排列，即S[0]=00, S[1]=1, …, S[255]=255.同时建立一个临时矢量T，如果**K的长度为256字节，则将K赋给T。否则，若**长度为keylen字节，则将K的值赋给T的前keylen个元素，并循环重复用K的值赋给T剩下的元素，直到T的所有元素都被赋值。

RC4的原理分为三步：

1、初始化S和T for i=0 to 255 do S[i] =i; T[i]=K[ I mod keylen ];

2、初始排列S for i=0 to 255 do j= ( j+S[i]+T[i])mod256; swap(S[i],S[j]);

3、产生**流 for r=0 to len do  i=(i+1) mod 256; j=(j+S[i])mod 256; swap(S[i],S[j]); t=(S[i]+S[j])mod 256; k[r]=S[t];

代码实现 

cipher1=""
def get_message():
    fo = open("data.txt","r")
    s = fo.read()
    s=str(s)
    fo.close()
    return s
def get_message1():
    return cipher1
def get_key():
    print("输入你的秘钥：")
    key = input()
    if key == '':
        key = 'none_public_key'
    return key
def init_box(key):
    """
    S盒 
    """
    s_box = list(range(256)) #这里没管秘钥小于256的情况，小于256应该不断重复填充即可
    j = 0
    for i in range(256):
        j = (j + s_box[i] + ord(key[i % len(key)])) % 256
        s_box[i], s_box[j] = s_box[j], s_box[i]
    return s_box
def ex_encrypt(plain,box,mode):
    """
    利用PRGA生成秘钥流并与密文字节异或，加解密同一个算法
    """
    if mode == '2':
        plain = plain
    res = []
    i = j =0
    for s in plain:
        i = (i + 1) %256
        j = (j + box[i]) %256
        box[i], box[j] = box[j], box[i]
        t = (box[i] + box[j])% 256
        k = box[t]
        res.append(chr(ord(s)^k))
    cipher = "".join(res)
    if  mode == '1':
        fo=open("cipher.txt","wb+")
        # 化成可视字符需要编码
        print("加密后的输出:")
        print(cipher)
        #print(type(cipher))
        global cipher1
        cipher1 = cipher
        cipher = cipher.encode()
        fo.seek(0)
        fo.write(cipher)
        fo.seek(0)
        listsss=[fo.read(1) for i in range(100)]
        fo.close()
    if mode == '2':
        # 化成可视字符需要编码
        print("解密后的输出:")
        print(cipher)
def get_mode():
    print("请选择加密或者解密")
    print("1. Encrypt")
    print("2. Decode")
    mode = input()
    if mode == '1':
        message = get_message()
        key = get_key()
        box = init_box(key)
        ex_encrypt(message,box,mode)
    elif mode == '2':
        message = get_message1()
        key = get_key()
        box = init_box(key)
        ex_encrypt(message, box, mode)
    else:
        print("输入有误！")
if __name__ == '__main__':
    while True:
        get_mode()