介绍

在密码学中，RC4（来自Rivest Cipher 4的缩写）是一种流加密算法，密钥长度可变。它加解密使用相同的密钥，因此也属于对称加密算法。RC4是有线等效加密（WEP）中采用的加密算法，也曾经是TLS可采用的算法之一。

加密过程

参数	作用
S-box(S)	256长度的char型数组，定义为: unsigned char sBox[256]
Key(K)	自定义的密钥，用来打乱 S-box
pData	用来加密的数据

初始化 S (256字节的char型数组)，key 是我们自定义的密钥，用来打乱 S ，i 确保 S-box 的每个元素都得到处理， j 保证 S-box 的搅乱是随机的

/*初始化函数*/
void rc4_init(unsigned char*s, unsigned char*key, unsigned long Len)
{int i = 0, j = 0;char k[256] = { 0 };unsigned char tmp = 0;for (i = 0; i < 256; i++){s[i] = i; // 赋值 Sk[i] = key[i%Len]; // 赋值 K }for (i = 0; i < 256; i++){j = (j + s[i] + k[i]) % 256; // 开始混淆tmp = s[i]; s[i] = s[j]; // 交换s[i]和s[j]s[j] = tmp;}
}

加密过程将 S-box 和明文进行 xor 运算，得到密文，解密过程也完全相同

/*加解密*/
void rc4_crypt(unsigned char*s, unsigned char*Data, unsigned long Len)
{int i = 0, j = 0, t = 0;unsigned long k = 0;unsigned char tmp;for (k = 0; k < Len; k++){i = (i + 1) % 256;j = (j + s[i]) % 256;tmp = s[i];s[i] = s[j]; // 交换s[x]和s[y]s[j] = tmp;t = (s[i] + s[j]) % 256;Data[k] ^= s[t];}
}

实现

下面是 C 实现的代码

#include<stdio.h>
#include<string.h>
typedef unsigned longULONG;/*初始化函数*/
void rc4_init(unsigned char*s, unsigned char*key, unsigned long Len)
{int i = 0, j = 0;char k[256] = { 0 };unsigned char tmp = 0;for (i = 0; i < 256; i++){s[i] = i;k[i] = key[i%Len];}for (i = 0; i < 256; i++){j = (j + s[i] + k[i]) % 256;tmp = s[i];s[i] = s[j]; // 交换s[i]和s[j]s[j] = tmp;}
}/*加解密*/
void rc4_crypt(unsigned char*s, unsigned char*Data, unsigned long Len)
{int i = 0, j = 0, t = 0;unsigned long k = 0;unsigned char tmp;for (k = 0; k < Len; k++){i = (i + 1) % 256;j = (j + s[i]) % 256;tmp = s[i];s[i] = s[j]; // 交换s[x]和s[y]s[j] = tmp;t = (s[i] + s[j]) % 256;Data[k] ^= s[t];}
}int main()
{unsigned char s[256] = { 0 }, s2[256] = { 0 }; // S-boxchar key[256] = { "justfortest" };char pData[512] = "这是一个用来加密的数据Data";unsigned long len = strlen(pData);int i;printf("pData=%s\n", pData);printf("key=%s,length=%d\n\n", key, strlen(key));rc4_init(s, (unsigned char*)key, strlen(key)); // 已经完成了初始化printf("完成对S[i]的初始化，如下：\n\n");for (i = 0; i < 256; i++){printf("%02X", s[i]);if (i && (i + 1) % 16 == 0)putchar('\n');}printf("\n\n");for (i = 0; i < 256; i++) // 用s2[i]暂时保留经过初始化的s[i]，很重要的！！！{s2[i] = s[i];}printf("已经初始化，现在加密:\n\n");rc4_crypt(s, (unsigned char*)pData, len); // 加密printf("pData=%s\n\n", pData);printf("已经加密，现在解密:\n\n");rc4_crypt(s2, (unsigned char*)pData, len); // 解密printf("pData=%s\n\n", pData);return 0;
}

运行结果如下

C:\Users\thunder>"D:\AlgorithmTest.exe"
pData=这是一个用来加密的数据Data
key=justfortest,length=11完成对S[i]的初始化，如下：21E0944A8CAA5C851A95374358840E32
EE3AF7C8F67F898BFF52235F3B51CAE6
31E2A570C698C046CE836EB91EBC9235
FD6B1CB62C2D69B565631B933EA60762
13EAE7775BA159DD745491C181B7FB49
66037D2E47331538F8A820AE22D2345A
64FA3F87714DFCBF2490D32ADF9EB85E
0A2780E40CAD1497E3D8C7F2F4424176
DC8D45A9789DE1B0D9044F0F36C3C5BE
4C7AEB6C4B8640E59A7919B39BABAFE8
C4AC8EFE963CEDEF0B091202BAB1D001
CB60D4F91D557BCC7544D750F17E67C9
88DB111826F0B299B4BB482BA41FF58A
C2E9A0CF5DDA6FCD57003D0830A2A316
9F0D6AF36D682F8FBD28A7DE4ED15373
7C2956D51706058225EC617210399CD6已经初始化，现在加密:pData=?獤       5Ws?g&W鋟覈?T?已经加密，现在解密:pData=这是一个用来加密的数据DataC:\Users\thunder>

上面的代码是rc4加密字符串这是一个用来加密的数据Data，key = justfortest，我们放入IDA观察，初始化函数如下

void __cdecl rc4_init(char *s, char *key, unsigned int Len)
{char tmp; // STDF_1char k[256]; // [esp+DCh] [ebp-120h]int j; // [esp+1E4h] [ebp-18h]int i; // [esp+1F0h] [ebp-Ch]j = 0;k[0] = 0;j__memset(&k[1], 0, 0xFFu);for ( i = 0; i < 256; ++i ){s[i] = i;k[i] = key[i % Len];}for ( i = 0; i < 256; ++i ){j = (k[i] + j + (unsigned __int8)s[i]) % 256;tmp = s[i];s[i] = s[j];s[j] = tmp;}
}

加密函数如下

void __cdecl rc4_crypt(char *s, char *Data, unsigned int Len)
{char tmp; // STD3_1unsigned int k; // [esp+DCh] [ebp-2Ch]int j; // [esp+F4h] [ebp-14h]int i; // [esp+100h] [ebp-8h]i = 0;j = 0;for ( k = 0; k < Len; ++k ){i = (i + 1) % 256;j = (j + (unsigned __int8)s[i]) % 256;tmp = s[i];s[i] = s[j];s[j] = tmp;Data[k] ^= s[((unsigned __int8)s[j] + (unsigned __int8)s[i]) % 256];}
}

辨别

从IDA中可以看到有很多的 %256 操作，因为 s 盒的长度为256，所以这里很好判断，如果在CTF逆向过程中看到有多次 %256 的操作最后又有异或的话那可以考虑是否是RC4密码

解密

python实现如下

# -*- coding: utf-8 -*-
import random, base64
from hashlib import sha1def crypt(data, key):"""RC4 algorithm"""x = 0box = range(256)for i in range(256):x = (x + box[i] + ord(key[i % len(key)])) % 256box[i], box[x] = box[x], box[i]x = y = 0out = []for char in data:x = (x + 1) % 256y = (y + box[x]) % 256box[x], box[y] = box[y], box[x]out.append(chr(ord(char) ^ box[(box[x] + box[y]) % 256]))return ''.join(out)def tencode(data, key, encode=base64.b64encode, salt_length=16):"""RC4 encryption with random salt and final encoding"""salt = ''for n in range(salt_length):salt += chr(random.randrange(256))data = salt + crypt(data, sha1(key + salt).digest())if encode:data = encode(data)return datadef tdecode(data, key, decode=base64.b64decode, salt_length=16):"""RC4 decryption of encoded data"""if decode:data = decode(data)salt = data[:salt_length]return crypt(data[salt_length:], sha1(key + salt).digest())if __name__ == '__main__':# 需要解密的数据data = 'UUyFTj8PCzF6geFn6xgBOYSvVTrbpNU4OF9db9wMcPD1yDbaJw=='# 密钥key = 'welcometoicqedu'# 解码decoded_data = tdecode(data=data, key=key)print("明文是：")print decoded_data

输出如下

[Running] python -u "/home/thunder/Desktop/CTF/crypt/example/rc4_example/test.py"
明文是：
flag{rc4_l_keepgoing}[Done] exited with code=0 in 0.14 seconds

在线解密网站：https://www.sojson.com/encrypt_rc4.html

参考链接：

https://blog.csdn.net/Fly_hps/article/details/79918495

https://baike.baidu.com/item/RC4/3454548?fr=aladdin

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