RC4密码的改进方法及其性能分析

针对RC4密码技术在工程应用中存在的弱密钥和相关密钥攻击、不变性弱点、数据流偏向性弱点等安全问题,提出一种将ECC技术与RC4技术相结合的方法。对改进后的RC4的数据处理效率、密钥管理、安全性能进行研究和分析。改进后的RC4技术在保证与RC4数据处理效率相近的同时,对当前针对RC4流密码的密码分析方法具有一定的抗攻击性。该技术较好地解决了密钥的共享和更新问题,具有重要的工程应用意义。

RC4算法的密码分析与改进

针对RC4算法的安全隐患,提出一种在RC4算法中增加自我检错步骤从而有效抵御错误引入攻击的改进算法,该算法增加了字节变换,可有效抵御状态猜测攻击.对改进算法的安全性分析表明,改进算法可有效抵御错误引入攻击和状态猜测攻击,增加了RC4算法的安全性.

基于混沌的RC4流加密算法

针对WEP、TKIP使用IV向量存在的安全隐患问题,提出一种将混沌映射与RC4算法相结合的加密算法,并给出相应的密钥管理方案,同时对该加密算法的密钥空间、随机性及加密效果进行分析。基于混沌的RC4算法利用混沌随机序列作为种子密钥,提高密钥的随机性,增加破译难度,且密钥变换空间相比WEP、TKIP得到较大的拓展。

一种攻击RC4-WEP类密码的改进方法

给出了一种利用PRGA第二个输出字节,攻击基于RC4的WEP之类密码协议的具体可行方法。此种方法与基本的IV Weakness相结合,且采用优化的密文捕获帧数确定机制之后所得到的新方法,能较为显著的提高攻击的性能,实用性更强。文中阐述了这种攻击的原理,并给出了仿真结果。

基于抵抗故障引入攻击的RC4算法的改进

由Adi Shamir提出的故障引入攻击是目前破解RC4算法的非常有效的方法,其攻击的目标是RC4的伪随机生成阶段。为了抵抗这种攻击,增加伪随机生成阶段的安全性是十分有效的解决方案。本文提出了两种改进方案,其思想是在原算法的伪随机生成阶段中加入行移位和列移位过程,使其非线性变换更复杂。在对改进算法的正确性、安全性以及使用故障引入攻击破解改进算法的效率进行分析之后,证明了攻击者用故障引入攻击破解RC4算法的效率低于穷举攻击,可以抵抗故障引入攻击。对两种改进算法的效率和安全性进行比较,改进算法1更有效率,改进算法2更安全。

RC4流密码算法的分析与改进

RC4流密码算法易受弱密钥攻击、区分攻击和错误引入攻击。针对上述攻击,提出了一种基于随机置换的改进算法,该算法采用动态的状态表进行非线性运算,扩展状态表中的元素的取值空间,密钥序列的输出由状态表的前一状态和后一状态共同决定,提高了算法的安全性。分析了改进算法的正确性、安全性以及抗攻击性。实验验证了改进算法的密钥流随机性和效率优于RC4算法。

RC4算法引起的WEP协议安全性的研究与改进

与有线局域网相比,无线局域网的应用越来越广泛,然而无线传输过程中的安全问题更应引起重视。文章介绍了WEP协议的安全问题,并针对WEP协议中IV冲突所引起的问题提出分组分配机制,在发送端可以方便地进行冲突检测;对于检测到的冲突,又提出了密钥更新机制,主要是利用伪随机数发生器来生成一组密钥,在发生IV冲突时使用新的密钥;用IV分组分配机制与密钥更新机制保证了传输的安全性,并对改进后算法的性能进行了分析。

对RC4算法的错误引入攻击研究

错误引入攻击假设攻击者可以向密码设备(智能卡)引入错误,使其出现错误的加密结果。攻击者同时利用正确的和错误的加密结果来发现隐藏在密码设备中的秘密信息(密钥)。该文给出了一种对RC4算法的错误引入攻击方法。模拟实验表明,一轮攻击有可能找出RC4初始状态中3个位置的值,连续使用该算法能以较高(大于1/2)的概率恢复RC4的整个初始状态。恢复整个初始状态所需的密钥字个数约为O(216),引入的错误数量约为O(216)。

对不同种子密钥长度的RC4算法的明文恢复攻击

针对不同种子密钥长度的RC4算法的明文恢复问题,提出了对经过不同种子密钥长度(8字节、16字节、22字节)的RC4算法加密的明文的明文恢复攻击。首先利用统计算法在2^(32)个不同种子密钥的条件下统计了RC4算法每个密钥流输出字节的t值分布,发现了RC4算法密钥流输出序列存在偏差;然后,利用单字节偏差规律和双字节偏差规律给出了对经RC4算法加密的明文的前256字节的攻击算法。实验结果表明,在密文量为2^(31)的条件下,除了第4字节外,攻击算法能够以100%的成功率恢复明文的前196字节。对于种子密钥长度为8字节的RC4算法,前256字节的恢复成功率都超过了91%;相应的,种子密钥长度为16字节的RC4算法,前256字节的恢复成功率都超过87%;种子密钥长度为22字节的RC4算法,前256字节的恢复成功率都超过了81%。所提攻击算法拓展了原有攻击密钥长度为16字节的RC4算法的范围,且在实际应用中能够更好地恢复经RC4算法加密的明文。

PRGA的初始状态与RC4算法的安全性

PRGA初始状态的取值情况对RC4算法的安全性具有决定意义,分析了PRGA初始状态的取值情况与RC4算法安全性的关系。在猜测赋值分析方法的基础上,提出了新的复杂度计算方法,从而解决了PRGA初始状态取值情况对应的破译RC4算法的复杂度问题。在已知初始状态的部分取值的情况下,该方法能够非常有效地计算出破译RC4算法的复杂度。

基于3DES-RC4混合加密的即时通信系统

即时通信系统由于其实时性等特点已经成为一种重要的交流方式,能够提高工作效率、降低沟通成本,在企业、学校、政府等组织中扮演的角色越来越重要.然而即时通信在带来便利的同时,其固有的一些安全弱点阻碍了它的进一步发展.为了保证即时通信系统的安全性,一些先进的安全加密算法用于通信系统来防止攻击和信息泄露.然而这些算法在加密强度或加密速度等方面都有各自的缺陷,在理解了这些加密算法的局限性之后,本文提出了一种旨在利用和组合两种加密算法最佳功能并提供比其中任何一种具有更好的安全性、实时性的替代算法,即3DES-RC4混合加密算法,是一种具有256个字节密钥空间的算法,算法复杂度相较于3DES算法由O(2168)提高到O(25100).基于此算法设计了一款即时通信系统,针对系统的加密解密功能进行了测试,分析了提出的算法的性能和强度.并和3DES算法进行了对比,证明了本文提出的算法保留了3DES加密强度和RC4伪随机性的特征,在加密强度和适应性等方面优于构成算法.

基于椭圆曲线的改进RC4算法

针对流密码(RC4)算法存在不变性弱密钥、密钥流序列随机性不高和算法初始状态可以被破解等问题,提出一种基于椭圆曲线的RC4改进算法。该算法利用椭圆曲线、哈希函数和伪随机数产生器生成初始密钥,在S盒和指针的作用下进行非线性变换最终生成具有高随机性的密钥流序列。美国国家标准与技术研究院(NIST)随机性测试结果表明,改进算法的频率检验、游程检验和Maurer指标比原RC4算法分别高出0. 138 93,0. 130 81和0. 232 050,能有效防止不变性弱密钥的产生,抵抗"受戒礼"攻击;初始密钥是一个分布均匀的随机数,不存在偏差,能够有效抵御区分攻击;椭圆曲线、哈希函数具有单向不可逆性,伪随机数产生器具有高密码强度,初始密钥猜测赋值困难,不易破解,能够抵抗状态猜测攻击。理论和实验结果表明改进RC4算法的随机性和安全性高于原RC4算法。

基于BBS产生器和椭圆曲线的改进RC4算法

针对RC4算法密钥流序列随机性不高,易受故障引入攻击、区分攻击和“受戒礼攻击”的问题,提出了一种基于BBS产生器和椭圆曲线的RC4改进算法。该算法利用随机比特产生器和随机大素数生成种子密钥Key,利用椭圆曲线产生秘密整数,在每次输出后对S盒中元素重新赋值,生成随机性很高的密钥流序列。改进RC4算法可以通过NIST随机性测试,其中频率检验、游程检验和Maurer检验等比RC4算法分别高出0.12918,0.10739,0.19764,能够有效防止不变性弱密钥的产生,抵抗“受戒礼”攻击;密钥流序列分布均匀,不存在偏差,能够有效抵御区分攻击;基于椭圆曲线产生的秘密整数猜测困难,S盒内部状态不能获知,能够抵抗“故障引入”攻击。理论和实验证明改进RC4算法的随机性和安全性高于RC4算法。

对流密码RC4的区分攻击

在流密码体制下,RC4算法经过密钥初始化部分后所得的内部状态不是均匀分布的。为此,证明了算法密钥流第1个输出字分布的不均匀性,其等于186的概率为0.003 892 5。利用该输出字分布的不均匀性,给出改进的RC4区分攻击,攻击所需的数据为224 Byte,区分优势为0.84。通过实验验证了该区分攻击的有效性。

WEP协议中RC4算法硬件设计

提出一种新的WEP协议中RC4算法硬件设计方法,算法的KSA和PRGA两个步骤共用同一硬件电路,每生成1个KSA状态和每产生1字节PRGA数据流都只需要3个时钟周期。该方法具有设计简单、密匙长度动态可选、在加密/解密相同长度数据下所需的执行时间较少的优点,功能仿真结果表明了设计的正确性。

RC4流密码与微软Office文档安全分析

根据微软官方文档、OpenOffice文档及wvWare实现等完全公开的信息,对RC4流密码及其在微软Office系列中的实现进行分析,认为Office97～2003所默认使用的40bit加密方式较不安全,通过结合Rainbow预计算攻击方法,证实其脆弱性。通过研究,建议不使用默认的"Office97/2000兼容"40bit加密,而采用更安全的"Microsoft Enhanced Cryptographic Provider"128bit加密,或者使用压缩软件进行二次加密,从而进一步提高安全性。

基于RC4算法的多冗余数字水印技术

提出了一种数字水印技术,它把二进制水印信息按位置换,以RC4加密算法对其进行加密,对原始图像按8×8块进行DCT变换,在低频系数中嵌入加密的多冗余水印信息.实验结果证明,该算法既具有很好的安全性,能抵抗多种攻击,又具有较好的鲁棒性.

RC4流密码原理与硬件实现

本文介绍了RC4流密码的原理,并在此基础上设计了快速生成密钥流的硬件方案,并在理论上分析了密钥流的生成速度。

流密码算法RC4的教学设计

针对流密码算法RC4教学过程中存在难以理解的问题,在分析RC4算法的基础上,本文提出了一种基于摸球模型的RC4算法教学模型和教学过程,在密码学课程教学方面取得了良好的效果。

应用于QR码信息加密的RC4改进算法

快速响应矩阵(QR)码的广泛应用在很大程度上提高了社会便捷性,这也使得其内部信息的安全性变得至关重要。为实现对QR码信息内容的保护,设计改进的RC4算法,通过增加自我检错步骤来抵御错误引入攻击,同时结合混沌算法增强伪随机生成序列的随机性,从而提高QR码图像使用的安全性和可靠性。利用2种标准性能测试方法,通过Visual C++进行测试,结果表明,改进算法在安全性和可靠性两方面都能较好地满足QR码信息加密的要求。