RC4

RC4
Rivest Cipher 4 / ARC4

设计者

Ron Rivest (RSA Security)

首次发布

1987年 (保密)
1994年 (泄露)

类别

流密码

密钥长度

40 - 2048 bit

内部状态

256 字节 S-box

速度

极快（极简实现）

安全状态

已弃用

RC4是 Ron Rivest 于 1987 年为 RSA Security 设计的流密码，曾是最广泛使用的流密码之一。RC4 算法极其简洁，仅使用字节级操作（交换、加法），因此实现简单、速度极快。

⚠ 安全警告：RC4 于 2015 年被 IETF 在 TLS 中正式禁止使用（RFC 7465）。多项研究揭示了 RC4 的严重统计偏差，使其不再安全。

算法

KSA (Key-Scheduling Algorithm):
    S[i] = i  (i = 0..255)
    j = 0
    for i = 0 to 255:
        j = (j + S[i] + key[i mod keylen]) mod 256
        swap(S[i], S[j])

PRGA (Pseudo-Random Generation Algorithm):
    i = j = 0
    while 需要密钥流:
        i = (i + 1) mod 256
        j = (j + S[i]) mod 256
        swap(S[i], S[j])
        output S[(S[i] + S[j]) mod 256]

已知攻击

Fluhrer-Mantin-Shamir 攻击（2001）：利用 WEP 中的 IV 弱点，可在数分钟内破解 WEP 无线网络
统计偏差：RC4 密钥流的第 2 个字节偏向 0 的概率为 1/128（而非 1/256）
RC4 NOMORE（2015）：AlFardan 等展示了在约 52 小时内破解 TLS RC4 的方法
多个密钥流偏差：数千字节内存在可测量的非均匀分布

参考文献

Popov, A. (2015). "Prohibiting RC4 Cipher Suites". RFC 7465.
Fluhrer, S., Mantin, I., Shamir, A. (2001). "Weaknesses in the Key Scheduling Algorithm of RC4". SAC 2001.

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