RC4加密算法及其實現

　RC4加密算法(http://en.wikipedia.org/wiki/RC4)是大名鼎鼎的RSA三人組中的頭號人物Ron Rivest在1987年設計的密鑰長度可變的流加密算法簇。之因此稱其爲簇，是因爲其核心部分的S-box長度可爲任意，但通常爲256字節。該算法的速度能夠達到DES加密的10倍左右，且具備很高級別的非線性。RC4起初是用於保護商業機密的。可是在1994年9月，它的算法被髮布在互聯網上，也就再也不有什麼商業機密了。RC4也被叫作ARC4（Alleged RC4——所謂的RC4），由於RSA歷來就沒有正式發佈過這個算法。

　　RC4的原理很簡單，包括初始化算法（KSA/SetKey）和僞隨機子密碼生成算法（PRGA/Transform)兩大部分。實現代碼以下(VS2008):

 

//rc4.h
template<class T> inline void
swap(T& i, T& j)
{
    T tmp = i;
    i = j;
    j = tmp;
}
class RC4
{
public:
    void SetKey(const char* key, int keylen);
    void Transform(char* output, const char* input, int len);
private:
    unsigned char key_[256];
};
/////////////////////////////////////////////
//rc4.cc
#include "rc4.h"
void RC4::SetKey(const char* key, int keylen)
{
    for (int i = 0; i < 256; i++)
    {
        key_[i] = i;
    }
    int j = 0;
    for (int i = 0; i < 256; i++)
    {
        j = (j + key_[i] + key[i%keylen]) % 256;
        swap(key_[i], key_[j]);
    }
}
void RC4::Transform(char* output, const char* input, int len)
{
    int i = 0, j = 0;
    for (int k = 0; k < len; k++)
    {
        i = (i + 1) % 256;
        j = (j + key_[i]) % 256;
        swap(key_[i], key_[j]);
        unsigned char subkey = key_[(key_[i] + key_[j]) % 256];
        output[k] = subkey ^ input[k];
    }
}
/////////////////////////////////////////
//main.cc
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include "rc4.h"
int main()
{
    char input[256] = "Times teaches all things to him who lives forever but I have not the luxury of eternity.";
    char output[256] = "";
    printf("before encrypt:%s/n", input);
    const int keylen = 16;
    char key[keylen] = "";
    for (int i = 0; i < keylen; i++)
    {
        key[i] = rand() % 256;
    }
    RC4 rc4encrypt, rc4decrypt;
    rc4encrypt.SetKey(key, keylen);
    rc4decrypt.SetKey(key, keylen);
    rc4encrypt.Transform(output, input, strlen(input));
    printf("after encrypt: %s/n", output);
    rc4decrypt.Transform(output, output, strlen(input));
    printf("after decrypt: %s/n", output);
    return 0;
}