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是流密码streamcipher中的一种，为序列密码。RC4加密算法是Ron Rivest在1987年设计出的**长度可变的加密算法簇。起初该算法是商业机密，直到1994年，它才公诸于众。由于RC4具有算法简单，运算速度快，软硬件实现都十分容易等优点，使其在一些协议和标准里得到了广泛应用。
流密码也属于对称密码，但与分组加密算法不同的是，流密码不对明文数据进行分组，而是用**生成与明文一样长短的密码流对明文进行加密，加解密使用相同的**。
RC4算法特点：(1)、算法简洁易于软件实现，加密速度快，安全性比较高；(2)、**长度可变，一般用256个字节。
对称密码算法的工作方式有四种：电子密码本(ECB, electronic codebook)方式、密码分组链接(CBC, cipherblock chaining)方式、密文反馈(CFB, cipher-feedback)方式、输出反馈(OFB, output-feedback)方式。
RC4算法采用的是输出反馈工作方式，所以可以用一个短的**产生一个相对较长的**序列。
OFB方式的最大的优点是消息如果发生错误(这里指的是消息的某一位发生了改变，而不是消息的某一位丢失)，错误不会传递到产生的**序列上；缺点是对插入攻击很敏感，并且对同步的要求比较高。
RC4的执行速度相当快，它大约是分块密码算法DES的5倍，是3DES的15倍，且比高级加密算法AES也快很多。RC4算法简单，实现容易。RC4的安全保证主要在于输入**的产生途径，只要在这方面不出现漏洞，采用128bit的**是非常安全的。
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。

#include <stdio.h>
#define MAX_CHAR_LEN 10000

void produceKeystream(int textlength, unsigned char key[],
    int keylength, unsigned char keystream[])
{
    unsigned int S[256];
    int i, j = 0, k;
    unsigned char tmp;

    for (i = 0; i<256; i++)
        S[i] = i;
    for (i = 0; i<256; i++) {
        j = (j + S[i] + key[i % keylength]) % 256;
        tmp = S[i];
        S[i] = S[j];
        S[j] = tmp;
    }

    i = j = k = 0;
    while (k < textlength) {
        i = (i + 1) % 256;
        j = (j + S[i]) % 256;
        tmp = S[i];
        S[i] = S[j];
        S[j] = tmp;
        keystream[k++] = S[(S[i] + S[j]) % 256];
    }
}

void encrypt(int textlength, unsigned char plaintext[],
    unsigned char keystream[],
    unsigned char ciphertext[])
{
    int i;
    for (i = 0; i<textlength; i++)
        ciphertext[i] = keystream[i] ^ plaintext[i];
}

int main(int argc, char* argv[])
{
    if (argc != 2) {
        printf("Please use one and only one filename as a parameter\n");
        return 0;
    }

    unsigned char plaintext[MAX_CHAR_LEN];
    unsigned char key[32];
    unsigned char keystream[MAX_CHAR_LEN];
    unsigned char ciphertext[MAX_CHAR_LEN];
    unsigned c;
    int i = 0, textlength, keylength;
    FILE *fp;

    if ((fp = fopen(*++argv, "r")) == NULL) {
        printf("file \"%s\" not found!\n", *argv);
        return 0;
    }

    while ((c = getc(fp)) != EOF)
        plaintext[i++] = c;
    textlength = i;
    fclose(fp);

    /* input a key */
    printf("passwd: ");
    for (i = 0; (c = getchar()) != '\n'; i++)
        key[i] = c;
    key[i] = '\0';
    keylength = i;

    /* use key to generate a keystream */
    produceKeystream(textlength, key, keylength, keystream);

    /* use the keystream and plaintext to generate ciphertext */
    encrypt(textlength, plaintext, keystream, ciphertext);

    fp = fopen(*argv, "w");
    for (int i = 0; i<textlength; i++)
        putc(ciphertext[i], fp);
    fclose(fp);
    return 0;
}

使用：cmd: 文件路径 文件名