统计频率分析周期RC4算法实现.doc

网络密码实验报告 实验名称 RC4算法实现 学 号 028 实验日期 2014.04.16 实验报告要求： 1.实验目的 2.实验要求 3.实验环境 4.实验作业 5.问题及解决 6.思考问题 7.实验体会 【实验目的】掌握维吉尼亚多表加密算法原理，学会使用 掌握RC4算法原理，用程序实现RC4算法加解密。 【实验】 2、程序实现【实验】Vs2010 【实验】 【实验】【】【实验体会】 2. 成绩 优 良 中 及格 不及格 教师签名： 日期： 实验作业： 、 1. 原理 1.1 Kasiski方法原理：the有几率被密钥的相同部分加密，即原文中的the可能在密文中呈现为相同的三个字母。在这种情况下，相同片段的间距就是密钥长度的倍数。所以我们可以通过在密文中找到相同的片段，计算出这些相同片段之间的间距，而密钥长度理论上就是这些间距的公约数。 1.2 分析原理： 上面的原理，我们编程求出密文这些重复字段的间距，然后进行分析，缩小范围，从而找到可能的密钥周期。 先假定一个周期在程序中数来表示，比如表示的就是周期长度为范围之内的），然后通过for循环将符合这个长度范围的密文段，并求出它们的然后距离的约数如果能找到公约数，这个公约数作为可能的密钥周期测试。找到最小的公约数该公约数就是密钥长度。2. 通过程序分析密钥周期 一组比较大的，比如通过可得，超过，不存在相同的字符串。如图所示 然后输入一组数，如结果如下显示完全）得到的距离都是被被，这时候可以猜测可能是第一步可知，此解不） 我们再次输入一组数，比如30和40，运行结果如下（没有显示完全）： 可以看到其距离还是1077，所以我们猜测密钥周期可能就是3。 继续输入更小数，20和30，运行结果如下图（没有显示完全）： 可以看到距离有两种，一个是1077，另一个是2391，其中可以整除2391的数有3和797，而797是一个质数。 继续往下分析，输入更小的一组数：10和20，运行结果太多，不在此展示。其中运行后相同字符串间的距离有1077，2391，246，这些数都可以被3整除。 然后继续输入更小的一组数3和10，运行结果也太多，不在此展示。其中相同字符串的距离都可以被3整除。至此，我们可以推测密钥周期就是3 。 二、程序实现 1. 原理 首先，RC4是属于流密码体系中的一种。 RC4的原理比较简单，书上的描述也是很简洁的：用1—256个字节（8-2048位）的可变长度密钥初始化一个256字节的状态向量S，S 的元素记为S[0]，S[1],…,S[255]，从始至终置换后的S包含从0到255的所有8位数。对于加密和解密，字节K是从S的255个元素中按一种系统化的方式选出的一个元素生成的。每生成一个K的值，S中的元素个体就被重新置换一次。 有了以上的原理解释，以及书上的一些关键性算法伪代码描述，就可以很清晰的写出代码了。 2. 代码流程 1）初始化S 初始化s中的值，升序赋值为0—255,； 建立临时向量T，若k长度为256字节，直接将K赋给T。否则keylen256时 将k的值赋给T的前keylen个值，然后循环重复将T的其他值附满； 用T产生S的初始置换 void UpsetS(unsigned char S[], unsigned char key[]){ int j = 0; unsigned char temp; int n; for(int i = 0; i 256; i++){ n = j + (int)S[i] + (int)key[i]; j = n % 256; temp = S[i]; S[i] = S[j]; S[j] = temp; } } 密钥流的生成以及生成密文或生成明文 从S[0]到S[255]，对每个S[i]，根据S的当前配置，将S[i]与S中的另一字节置换。当S[255]完成置换之后，操作从S[0]重复开始： 加密中，将k的值与明文的下一字节异或；解密中，将k的值与密文的下一字节异或。 void DataProcess(unsigned char S[], FILE *fp1, FILE *fp2){ int i, j; i = 0; j = 0; char ch = fgetc(fp1); while(ch != EOF){