RC4算法

RC4算法是一种对称加密算法，即加密与解密的过程相同。假设其运算过程表示为rc4(key, data)，其中key为密钥，data为待处理的数据，则：

密文=rc4(key,data)
data=rc4(key,密文)

也就是说，对一段数据（原文）做奇数次RC4运算，得到密文，做偶数次RC4运算，结果还是原文。

RC4算法是基于密钥流的加密算法。
假设要加密的数据（明文）长度为N个字节，通过某种算法产生N字节的数据（密钥），将这两串数据按位异或（XOR），得到密文。把密文与这串密钥再XOR，就能得到明文。这一串由某种算法产生的N字节（8N位），称为密钥流，对应算法就叫做密钥流生成算法。区分不同基于密钥流的加密算法的标准就是其密钥流的生成方式。

算法特点：
简单，运行速度快，密钥长度可变（长度范围为 1-256 字节）。

RC4算法组成：

1、S盒生成
根据用户输入的秘钥 key，使用密钥调度算法（key-scheduling algorithm，KSA）生成 S 盒。

2、生成密钥流，加密数据
使用伪随机生成算法（Pseudo-random generation algorithm，PRGA）生成秘钥流，然后使用生成的密钥流加密明文数据，得到密文。

对应得到的密文，可以根据需要再做处理，例如base64编码。

这里需要注意的是，对于包含中文的明文，需要做适当的编码（encode）和解码（decode）处理，编码方法一般为“utf-8”，同时还涉及字符转ascii编码（10进制）等操作。

算法实现

可以通过导入Crypto.Cipher中的ARC4来实现，也可以自定义实现，本文通过自定义方法实现。

代码运行环境：
windows 10
python 3.7

# coding=utf-8
# python 3.7import sysdef bytesToHex(bytes):sb = ''for i in range(len(bytes)):hexs = hex(bytes[i] & 0xFF)[2:]if len(hexs) < 2:sb += '0'sb += hexsreturn sbdef hexToByte(inHex):hexlen = len(inHex)result = []if (hexlen % 2 == 1):hexlen += 1inHex="0"+inHexfor i in range(0, hexlen, 2):result.append(int(inHex[i:i+2],16))return resultdef initKey(aKey):state = list(range(256))bkey =[ord(i) for i in list(aKey)]index1 = 0index2 = 0if (len(bkey) == 0):return []for i in range(256):index2 = ((bkey[index1] & 0xff) + (state[i] & 0xff) + index2) & 0xffstate[i], state[index2] = state[index2], state[i]index1 = (index1 + 1) % len(bkey)return statedef RC4Base(input, mKkey):x = 0y = 0key = initKey(mKkey)result = list(range(len(input)))for i in range(len(input)):x = (x + 1) & 0xffy = ((key[x] & 0xff) + y) & 0xffkey[x], key[y] = key[y], key[x]xorIndex = ((key[x] & 0xff) + (key[y] & 0xff)) & 0xffresult[i] = (input[i] ^ key[xorIndex])return resultdef encryRC4Byte(data, key, chartSet='utf-8'):if not chartSet:bData = [ord(i) for i in data]return RC4Base(bData, key)else:bData = list(data.encode(chartSet))return RC4Base(bData, key)def decryRC4(data, key, chartSet='utf-8'):r = RC4Base(hexToByte(data), key)return bytes(r).decode(chartSet)def encryRC4String(data, key, chartSet='utf-8'):return bytesToHex(encryRC4Byte(data, key, chartSet))def main(data, key, signs):if signs == 'encode':datas = encryRC4String(data, key)else:datas = decryRC4(data, key)print(datas)if __name__ =='__main__':try:key = sys.argv[2] #"key"data = sys.argv[1] #"encoded_string"choices=sys.argv[3].strip() # decode or encodeif choices not in ['decode', 'encode']:print('usage: %s string2decode key_string decode' % sys.argv[0])print('   or: %s string2encode key_string encode' % sys.argv[0])exit()except:print('usage: %s string2decode key_string decode' % sys.argv[0])print('   or: %s string2encode key_string encode' % sys.argv[0])exit()main(data,key,choices)

使用方法很简单，需要的参数共3个，第一个data参数为明文或密文，第二个参数key为密钥，第三个choices为加密（encode）或者解密（deocde）操作，假设代码保存为rc4.py文件，在命令行中执行：

python rc4.py dsadasMI明文  thisiskey encode

得到密文：efc3c7d2cb1ffc0b1fd84d6f000b 。

进行解密：

python rc4.py efc3c7d2cb1ffc0b1fd84d6f000b  thisiskey decode

得到明文： dsadasMI明文。

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