推薦-RC4加密算法的實現(xiàn)網絡安全課程設計 精品

1、莊學院信息科學與工程學院課程設計任務書題目：RC4加密算法的實現(xiàn)學號：姓名：專業(yè)：計算機網絡技術課程：計算機網絡安全教程指導教師：職稱：教師完成時間：20XX年11月20XX年12月棗莊學院信息科學與工程學院制一.系統(tǒng)設計的目標隨著信息化的發(fā)展，人們在信息傳遞，數(shù)據共享等方面的要求越來越高。但與此同時，數(shù)據的保密、個人的隱私保護也越來越困難，迫使人們不得不采取相應的措施來提高信息的安全性。在此條件下，加密技術應運而生。加密作為一把系統(tǒng)安全的鑰匙，是實現(xiàn)信息安全的重要手段之一，正確的使用加密技術可以確保信息的安全。人們所熟悉的加密技術很多，比如數(shù)字簽名、版權注冊、軟盤加密、軟件鎖等等。本人的設計

2、思想是利用文件夾的加密來實現(xiàn)對軟件或文件的安全加密。在此設計基礎上編寫了一個程序，該軟件操作簡單方便，適用于個人PC上對文件的加密。用戶可自選密鑰對重要文件或可執(zhí)行程序進行加密，防止未授權用戶竊密。本文描述了利用文件夾的加密來實現(xiàn)對文件或程序的保護方案。采用了“對稱式”加密技術即采用文件逐字節(jié)與密碼異或方式對文件或可執(zhí)行程序加密。選用C+編程語言,設計了一個加密程序，該程序不拘泥于花俏的界面，僅使用了一個簡單的對話框，具有簡單實用的特點。在該方案的實現(xiàn)中，由于使用了可靠的密碼學算法，使軟件加密的強度大大提高。二.系統(tǒng)原理:1.RC4加密算法原理:RC4加密算法是大名鼎鼎的三人組中的頭號人物Ro

3、nRivest在1987年設計的密鑰長度可變的流加密算法簇。之所以稱其為簇，是由于其核心部分的S-box長度可為任意，但一般為256字節(jié)。該算法的速度可以達到DES加密的10倍左右。RC4算法的原理很簡單，包括初始化算法和偽隨機子密碼生成算法兩大部分。假設S-box長度和密鑰長度均為為n。先來看看算法的初始化部分(用類C偽代碼表示)：for(i=0;in;i+)s=i;j=0;for(i=0;in;i+)j=(j+s+k)%256;swap(s,sj);在初始化的過程中，密鑰的主要功能是將S-box攪亂，i確保S-box的每個元素都得到處理，j保證S-box的攪亂是隨機的。而不同的S-box在

4、經過偽隨機子密碼生成算法的處理后可以得到不同的子密鑰序列，并且，該序列是隨機的：i=j=0;while(明文未結束)+i%=n;j=(j+s)%n;swap(s,sj);sub_k=s(s+sj)%n);得到的子密碼sub_k用以和明文進行xor運算，得到密文，解密過程也完全相同。由于RC4算法加密是采用的xor，所以，一旦子密鑰序列出現(xiàn)了重復，密文就有可能被破解。關于如何破解xor加密，請參看BruceSchneier的AppliedCryptography一書的1.4節(jié)SimpleXOR，在此我就不細說了。那么，RC4算法生成的子密鑰序列是否會出現(xiàn)重復呢？經過我的測試，存在部分弱密鑰，使得

5、子密鑰序列在不到100萬字節(jié)內就發(fā)生了完全的重復，如果是部分重復，則可能在不到10萬字節(jié)內就能發(fā)生重復，因此，推薦在使用RC4算法時，必須對加密密鑰進行測試，判斷其是否為弱密鑰。但在20XX年就有以色列科學家指出RC4加密算法存在著漏洞，這可能對無線通信網絡的安全構成威脅。以色列魏茨曼研究所和美國思科公司的研究者發(fā)現(xiàn)，在使用“有線等效保密規(guī)則”(WEP)的無線網絡中，在特定情況下，人們可以逆轉RC4算法的加密過程，獲取密鑰，從而將己加密的信息解密。實現(xiàn)這一過程并不復雜，只需要使用一臺個人電腦對加密的數(shù)據進行分析，經過幾個小時的時間就可以破譯出信息的全部內容。專家說，這并不表示所有使用RC4算法

6、的軟件都容易泄密，但它意味著RC4算法并不像人們原先認為的那樣安全。這一發(fā)現(xiàn)可能促使人們重新設計無線通信網絡，并且使用新的加密算法。三.系統(tǒng)功能分析:RC4加密系統(tǒng)圖1：系統(tǒng)功能圖加解密功能輸入密鑰字符加密輸入密鑰1字符加密一輸入密鑰1r字符加密輸入密鑰字符加密系統(tǒng)實現(xiàn):設計的核心部分仍是算法的核心部分，根據des算法的原理，建立相關的變量，和函數(shù)，完成對8位字符的加密，解密。而對于文件的加密與解密只需要在文件的讀取時，按加密的位數(shù)讀取然后調用算法，加密后保存到一個文件，一直到文件的末尾，從而實現(xiàn)文件的加密。而解密是加密的逆過程，只要將密鑰按反順序使用即可，算法一致，調用的函數(shù)也都一樣。1.功

7、能要求（1）設計操作界面；（如圖3）圖32）對輸入的明文可以進行加解密；（如圖4）3）對指定的文件可以加解密。（圖5）對文件夾進行解密:（圖6）詳細設計字符加解密數(shù)據流圖字符加解密數(shù)據流圖(7)二層數(shù)據流圖(9)附錄:源程序代碼:RC4算法的實現(xiàn)：voidRC4:swap(baseType*i,baseType*j)baseTypetemp;temp=*i;*i=*j;*j=temp;voidRC4:s_box(baseType*s,char*key,intkeyLen)inti=0,j=0;for(i=0;i256;i+)si=i;for(i=0;i256;i+)j=(j+si+keyi%k

8、eyLen)%256;swap(&si,&sj);voidRC4:encryption(char*src,char*key,intkeyLen,intsrcLen)inti=0,j=0,k=0,index=0;baseTypes256;:memset(void*)s,0,256);s_box(s,key,keyLen);for(i=0;iDoModal()MessageBox(Openfailly!,NULL,MB_OK);return;CStringfilePath=fileOpen-GetPathName();m_srcFile.SetWindowText(LPCTSTR(filePath

9、);保存文件：CStringlpszFilter=textfile(*.txt)|*.txt|Microsoftdoc(*.doc)|*.doc|DataFiles(*.xlc;*.xls)|*.xlc;*.xls|AllFiles(*.*)|*.*|;CStringlpszDefExt=.txt;CStringlpszFileName=*.txt;CFileDialog*fileSave=newCFileDialog(false,lpszDefExt,lpszFileName,OFN_HIDEREADONLY|OFN_OVERWRITEPROMPT,lpszFilter,NULL);CFil

10、ecFile;if(!fileSave-DoModal()MessageBox(failed!,NULL,MB_OK);return;CArchivear(&cFile,CArchive:load);CStringfilePath=fileSave-GetPathName();m_detFile.SetWindowText(filePath);if(cFile.Open(LPCTSTR(filePath),CFile:modeCreate|CFile:modeWrite)=0)MessageBox(Openfailly!,NULL,MB_OK);return;文件加密：charkey256;:

11、memset(void*)key,256);charch101;:memset(void*)ch,101);m_key.GetWindowText(key,strlen(key);CStringkey1;key1.Format(%s,key);if(key1.IsEmpty()MessageBox(你還沒有輸入密鑰！,NULL,MB_OK);return;CStringsrcFilePath(,200);m_srcFile.GetWindowText(srcFilePath);if(srcFilePath.IsEmpty()MessageBox(你還沒有選擇源文件”,NULL,MB_OK);r

12、eturn;CFilesrcFile;if(srcFile.Open(LPCTSTR(srcFilePath),CFile:modeRead)=0)MessageBox(源文件打開失敗!,NULL,MB_OK);return;CArchivesrcAr(&srcFile,CArchive:load);intfileLen=srcFile.GetLength();CStringdetFilePath(,200);m_detFile.GetWindowText(detFilePath);if(detFilePath.IsEmpty()MessageBox(你還沒有選擇目標文件”,NULL,MB_O

13、K);return;CFiledetFile;if(detFile.Open(LPCTSTR(detFilePath),CFile:modeCreate|CFile:modeWrite)=0)MessageBox(目標文件打開失敗!,NULL,MB_OK);return;CStringlen;len.Format(%d,fileLen);if(fileLen100)intk=0,i=0;k=fileLen/100;for(i=0;ik;i+)srcFile.Read(void*)ch,100);rc4.encryption(ch,key,strlen(key),100);detFile.Wri

14、te(void*)ch,100);k=fileLen%100;if(k!=0)srcAr.Read(void*)ch,k);rc4.encryption(ch,key,strlen(key),k);detFile.Write(void*)ch,k);MessageBox(恭喜您，加密成功！,NULL,MB_OK);srcFile.Close();detFile.Close();文件解密：charkey256;:memset(void*)key,256);charch101;:memset(void*)ch,101);m_key.GetWindowText(key,strlen(key);CSt

15、ringkey1;key1.Format(%s,key);if(key1.IsEmpty()MessageBox(你還沒有輸入密鑰！,NULL,MB_OK);return;CStringsrcFilePath(,200);m_srcFile1.GetWindowText(srcFilePath);if(srcFilePath.IsEmpty()MessageBox(你還沒有選擇源文件”,NULL,MB_OK);return;CFilesrcFile;if(srcFile.Open(LPCTSTR(srcFilePath),CFile:modeRead)=0)MessageBox(源文件打開失敗

16、!,NULL,MB_OK);return;CArchivesrcAr(&srcFile,CArchive:load);intfileLen=srcFile.GetLength();CStringdetFilePath(,200);m_detFile1.GetWindowText(detFilePath);if(detFilePath.IsEmpty()MessageBox(你還沒有選擇目標文件”,NULL,MB_OK);return;CFiledetFile;if(detFile.Open(LPCTSTR(detFilePath),CFile:modeCreate|CFile:modeWrit

17、e)=0)MessageBox(目標文件打開失敗!,NULL,MB_OK);return;CStringlen;len.Format(%d,fileLen);if(fileLen100)intk=0,i=0;k=fileLen/100;for(i=0;ik;i+)srcFile.Read(void*)ch,100);rc4.encryption(ch,key,strlen(key),100);detFile.Write(void*)ch,100);k=fileLen%100;if(k!=0)srcAr.Read(void*)ch,k);rc4.encryption(ch,key,strlen(

18、key),k);detFile.Write(void*)ch,k);MessageBox(恭喜您，解密成功！,NULL,MB_OK);srcFile.Close();detFile.Close();界面設計：m_tab.InsertItem(0,字符串加密);m_tab.InsertItem(1,文件加密);cPage0.Create(IDD_PAGE0_DIALOG,GetDlgItem(IDC_TAB1);cPage1.Create(IDD_PAGE1_DIALOG,GetDlgItem(IDC_TAB1);CRectrect;m_tab.GetClientRect(&rect);rect

19、.top+=20;rect.bottom-=4;rect.left+=4;rect.right-=4;cPage0.MoveWindow(&rect);cPage1.MoveWindow(&rect);cPage0.ShowWindow(TRUE);m_tab.SetCurSel(0);intCurSel;CurSel=m_tab.GetCurSel();switch(CurSel)case0:cPage0.ShowWindow(TRUE);cPage1.ShowWindow(FALSE);break;case1:cPage0.ShowWindow(FALSE);cPage1.ShowWind

20、ow(TRUE);break;case2:cPage0.ShowWindow(FALSE);cPage1.ShowWindow(FALSE);break;default:;*pResult=0;總結:提出問題:RC4加密后的的長度是多少（例如MD5的加密后的長度是固定的）？用RC4加密后的字符串長度和原來的一樣嗎？用RC4加密后的字符串中間會不會出現(xiàn)0？用strlen得到的長度一定對嗎？解決問題:在一些場合，常需要用到一些簡單的加密算法，這里的RC4就可以說是最簡單的一種。只要設置一個足夠強的密碼，就可以適用于一些非常簡單的場合了。我是用來加密HTTP傳送的數(shù)據的。RC4函數(shù)（加密/解密）其實

21、，RC4只有加密，將密文再加密一次，就是解密了。GetKey函數(shù)隨機字符串產生器，呵呵，為了方便，大多數(shù)加密算法都有一個隨機密碼產生器，我也就附帶一個了。ByteToHex函數(shù)把字節(jié)碼轉為十六進制碼，一個字節(jié)兩個十六進制。研究發(fā)現(xiàn)，十六進制字符串非常適合在HTTP中傳輸，Base64中的某些字符會造成轉義，挺麻煩的。HexToByte函數(shù)把十六進制字符串，轉為字節(jié)碼。服務器也按照十六進制字符串的形式把數(shù)據傳回來，這里就可以解碼啦。同時，使用十六進制字符串傳輸，避開了傳輸過程中多國語言的問題。Encrypt函數(shù)把字符串經RC4加密后，再把密文轉為十六進制字符串返回，可直接用于傳輸。Decrypt函數(shù)直接密碼十六進制字符串密文，再解密，返回字符串明文。心得體會:課程設計不僅是對已學知識的檢驗，更是對學生動手能力以及綜合能力的鍛煉。在我們小組組長的帶領下，以及通過全小組同學的共同努力，我們完成了課程設計的任務。在此期間，我們溫故了課堂上學過的知識，還有查找各種資料，對RC加密算法有了進一步的了解和掌握。平常學習的知識點，感覺已掌握，但是通過這次課程設計對自己學過的知識的檢閱，發(fā)現(xiàn)很多東西并不是想象的那么簡單，做起來的時候還是會因為粗心大意導致課程設計中出現(xiàn)很多小的錯誤。課程設計培養(yǎng)了自己的動手能力，對以前學習的知識起到了好的鞏固作用，并且對以后課程學習打下