python學習之RC4演算法實現

rc4演算法是一種對稱加密演算法，即加密與解密的過程相同。假設其運算過程表示為rc4(key, data)，其中key為金鑰，data為待處理的資料，則：

密文=rc4(key,data)
data=rc4(key,密文)

也就是說，對一段資料（原文）做奇數次rc4運算，得到密文，做偶數次rc4運算，結果還是原文。

rc4演算法是基於金鑰流的加密演算法。

假設要加密的資料（明文）長度為n個位元組，通過某種演算法產生n位元組的資料（金鑰），將這兩串資料按位異或（xor），得到密文。把密文與這串金鑰再xor，就能得到明文。這一串由某種演算法產生的n位元組（8n位），稱為金鑰流，對應演算法就叫做金鑰流生成演算法。區分不同基於金鑰流的加密演算法的標準就是其金鑰流的生成方式。

演算法特點：

簡單，執行速度快，金鑰長度可變（長度範圍為 1-256 位元組）。

rc4演算法組成：

1、s盒生成

根據使用者輸入的秘鑰 key，使用金鑰排程演算法（key-scheduling algorithm，ksa）生成 s 盒。

2、生成金鑰流，加密資料

使用偽隨機生成演算法（pseudo-random generation algorithm，prga）生成秘鑰流，然後使用生成的金鑰流加密明文資料，得到密文。

對應得到的密文，可以根據需要再做處理，例如base64編碼。

這裡需要注意的是，對於包含中文的明文，需要做適當的編碼（encode）和解碼（decode）處理，編碼方法一般為「utf-8」，同時還涉及字元轉ascii編碼（10進製）等操作。

可以通過匯入crypto.cipher中的arc4來實現，也可以自定義實現，本文通過自定義方法實現。

**執行環境：

windows 10

python 3.7

# coding=utf-8
# python 3.7
import sys
def bytestohex(bytes):
sb = ''
for i in range(len(bytes)):
hexs = hex(bytes[i] & 0xff)[2:]
if len(hexs) < 2:
sb += '0'
sb += hexs
return sb
def hextobyte(inhex):
hexlen = len(inhex)
result = 
if (hexlen % 2 == 1):
hexlen += 1
inhex="0"+inhex
for i in range(0, hexlen, 2):
return result
def initkey(akey):
state = list(range(256))
bkey =[ord(i) for i in list(akey)]
index1 = 0
index2 = 0
if (len(bkey) == 0):
return 
for i in range(256):
index2 = ((bkey[index1] & 0xff) + (state[i] & 0xff) + index2) & 0xff
state[i], state[index2] = state[index2], state[i]
index1 = (index1 + 1) % len(bkey)
return state
def rc4base(input, mkkey):
x = 0
y = 0
key = initkey(mkkey)
result = list(range(len(input)))
for i in range(len(input)):
x = (x + 1) & 0xff
y = ((key[x] & 0xff) + y) & 0xff
key[x], key[y] = key[y], key[x]
xorindex = ((key[x] & 0xff) + (key[y] & 0xff)) & 0xff
result[i] = (input[i] ^ key[xorindex])
return result
def 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.ar**[2] #"key"
data = sys.ar**[1] #"encoded_string"
choices=sys.ar**[3].strip() # decode or encode
if choices not in ['decode', 'encode']:
print('usage: %s string2decode key_string decode' % sys.ar**[0])
print('   or: %s string2encode key_string encode' % sys.ar**[0])
exit()
except:
print('usage: %s string2decode key_string decode' % sys.ar**[0])
print('   or: %s string2encode key_string encode' % sys.ar**[0])
exit()
main(data,key,choices)

使用方法很簡單，需要的引數共3個，第乙個data引數為明文或密文，第二個引數key為金鑰，第三個choices為加密（encode）或者解密（deocde）操作，假設**儲存為rc4.py檔案，在命令列中執行：

python rc4.py dsadasmi明文  thisiskey encode

得到密文：efc3c7d2cb1ffc0b1fd84d6f000b 。

進行解密：

python rc4.py efc3c7d2cb1ffc0b1fd84d6f000b  thisiskey decode

得到明文： dsadasmi明文。

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RC4演算法實現

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RC4金鑰演算法

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