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RC4

Junio 26, 2022

Dentro de la criptografía RC4 o ARC4 es el sistema de cifrado de flujo Stream cipher más utilizado y se usa en algunos de los protocolos más populares como Transport Layer Security (TLS/SSL) (para proteger el tráfico de Internet) y Wired Equivalent Privacy (WEP) (para añadir seguridad en las redes inalámbricas). RC4 fue excluido enseguida de los estándares de alta seguridad por los criptógrafos y algunos modos de usar el algoritmo de criptografía RC4 lo han llevado a ser un sistema de criptografía muy inseguro, incluyendo su uso WEP. No está recomendada su aplicación en proyectos nuevos; sin embargo, algunos sistemas basados en RC4 son lo suficientemente seguros para un uso común.

Diagrama del algoritmo RC4.

Historia

El algoritmo de criptografía RC4 fue diseñado por Ronald Rivest de la RSA Security en el año 1987; su nombre completo es Rivest Cipher 4, teniendo el acrónimo RC un significado alternativo al de Ron's Code utilizado para los algoritmos de cifrado RC2, RC5 y RC6.

Inicialmente el algoritmo era un secreto registrado, pero en septiembre de 1994 una descripción del algoritmo fue distribuida anónimamente en una lista de correo de Cypherpunks.[1]​ Enseguida pasó al grupo de noticias sci.crypt y de allí a numerosos sitios de Internet, dejando así de ser secreto; sin embargo RC4 aún es una marca registrada.[2]​ Actualmente la implementación no oficial de RC4 es legal, pero no puede utilizarse bajo el nombre de RC4. Por este motivo, y con el fin de evitar problemas legales a raíz de la marca registrada, a menudo podemos verlo nombrado ARCFOUR, ARC4 (Alleged-RC4). RSA Security nunca ha liberado de manera oficial el algoritmo de su RC4.

RC4 es parte de los protocolos de cifrado más comunes como WEP, TLS y WPA para tarjetas inalámbricas. Los factores principales para el éxito de RC4 y su aplicación en tan amplio rango de aplicaciones han sido su increíble velocidad y su simplicidad. La implementación eficiente en software y en hardware fueron muy simples de desarrollar.

Descripción

RC4 es un protocolo sorprendentemente simple que emplea 2 algoritmos: 1-Key Scheduling Algorithm (KSA) y 2- Pseudo-Random Generation Algorithm (PRGA), cada uno de los cuales usa un estado interno secreto: 8-por-8 S-box, que es un arreglo con los 256 posibles bytes permutados y dos índices de 8 bits ("i" y "j" en el código siguiente). El KSA genera la permutación en el S-Box basándose en una clave de longitud variable ("keylength", entre 40 y 2048 bits).

Primero se llena el S-box (llamado "S" a continuación) con los valores de 0 a 255 en secuencia (permutación identidad); después se lo procesa 256 veces tal como lo hace el PRGA principal, excepto que, además, se mezclan bytes tomados de la clave ("K"), usando el siguiente pseudocódigo. 

for(i = 0 to 255) { S[i] = i; } j=0; for(i = 0 to 255) { j = ( j + S[i] + K[i mod keylength] ) mod 256; intercambia S[i] and S[j]; }

Una vez que eso es hecho, la S-box es intercambiada basándose en el valor de la "semilla". Esa es la "Key" programada para el algoritmo, algo sencillo.

Ahora cuando se necesita el keystream data, se usa el Pseudo-Random Generation Algorithm (PRGA). Este algoritmo tiene 2 contadores, el i y la j, en el cual ambos son inicializados en 0 para comenzar. Después de eso, cada bit de keystream data es usado en el siguiente Pseudo-Code: 

i = (i + 1) mod 256; j = (j + S[i]) mod 256; intercambia S[i] and S[j]; t = (S[i] + S[j]) mod 256; Exponer valor de S[t];

El valor expuesto del byte de S[t] es el primer byte del keystream, repitiéndose el algoritmo descrito para conseguir bytes adicionales de keystream.

RC4 es lo suficientemente sencillo como para ser almacenado e implementado al vuelo, aunque la robustez de dicho algoritmo depende, en gran medida, de la implementación y utilización realizada, existiendo graves problemas conocidos en la implementación del sistema de cifrado WEP, diseñado para ofrecer confidencialidad en redes Wireless.

Una posible implementación en C:

[1]

unsigned char S[256]; unsigned int i, j; void swap(unsigned char *s, unsigned int i, unsigned int j) {  unsigned char temp = s[i];  s[i] = s[j];  s[j] = temp; } /* KSA */ void rc4_init(unsigned char *key, unsigned int key_length) {  for (i = 0; i < 256; i++)  S[i] = i;    for (i = j = 0; i < 256; i++) {  j = (j + key[i % key_length] + S[i]) & 255;  swap(S, i, j);  }    i = j = 0; }   /* PRGA */ unsigned char rc4_output() {  i = (i + 1) & 255;  j = (j + S[i]) & 255;  swap(S, i, j);  return S[(S[i] + S[j]) & 255]; }   #include <stdio.h> #include <string.h> #include <stdlib.h> #define ARRAY_SIZE(a) (sizeof(a)/sizeof(a[0])) int main() {  unsigned char *test_vectors[][2] =   {  {"Key", "Plaintext"},  {"Wiki", "pedia"},  {"Secret", "Attack at dawn"}  };    int x;  for (x = 0; x < ARRAY_SIZE(test_vectors); x++) {  int y;  rc4_init(test_vectors[x][0], strlen((char*)test_vectors[x][0]));  for (y = 0; y < strlen((char*)test_vectors[x][1]); y++)  printf("%02X", test_vectors[x][1][y] ^ rc4_output());  printf("\n");  }  getch();   return 0; }

Test vectors

Esta prueba no es oficial, pero resulta adecuada para alguien probando su propio programa RC4. Las llaves y el texto en claro están en ASCII, el texto cifrado está en hexadecimal. El Keystream es el valor obtenido consecutivamente por la función RC4Output (pasado a hexadecimal, para ser legible).

Clave Keystream Mensaje Texto cifrado 
Key
 
eb9f7781b734ca72a7
 
Plaintext
 
BBF316E8D940AF0AD3
Wiki
 
6044db6d41
 
pedia
 
1021BF0420
Secret
 
04d46b053ca87b594172302aec9b
 
Attack at dawn
 
45A01F645FC35B383552544B9BF5
Cervantes
 
287fdbeef86ccd89b1e1d7acd118e2664927f97d6f9aafc2
 
En un lugar de la mancha
 
6D11FB9B964CA1FCD680A58CB57DC20A2807941C01F9C7A3

Referencias

  • Applied Cryptography, segunda edición, Bruce Schneier, página 397 y siguientes.
  1. . Consultado el 16 de mayo de 2019. 
  2. «Manual Page: arc4random» (en inglés). Consultado el 16 de mayo de 2019. 
  •   Datos: Q846955

Junio 26, 2022
dentro, criptografía, sistema, cifrado, flujo, stream, cipher, más, utilizado, algunos, protocolos, más, populares, como, transport, layer, security, para, proteger, tráfico, internet, wired, equivalent, privacy, para, añadir, seguridad, redes, inalámbricas, e. Dentro de la criptografia RC4 o ARC4 es el sistema de cifrado de flujo Stream cipher mas utilizado y se usa en algunos de los protocolos mas populares como Transport Layer Security TLS SSL para proteger el trafico de Internet y Wired Equivalent Privacy WEP para anadir seguridad en las redes inalambricas RC4 fue excluido enseguida de los estandares de alta seguridad por los criptografos y algunos modos de usar el algoritmo de criptografia RC4 lo han llevado a ser un sistema de criptografia muy inseguro incluyendo su uso WEP No esta recomendada su aplicacion en proyectos nuevos sin embargo algunos sistemas basados en RC4 son lo suficientemente seguros para un uso comun Diagrama del algoritmo RC4 Indice 1 Historia 1 1 Descripcion 2 Test vectors 3 ReferenciasHistoria EditarEl algoritmo de criptografia RC4 fue disenado por Ronald Rivest de la RSA Security en el ano 1987 su nombre completo es Rivest Cipher 4 teniendo el acronimo RC un significado alternativo al de Ron s Code utilizado para los algoritmos de cifrado RC2 RC5 y RC6 Inicialmente el algoritmo era un secreto registrado pero en septiembre de 1994 una descripcion del algoritmo fue distribuida anonimamente en una lista de correo de Cypherpunks 1 Enseguida paso al grupo de noticias sci crypt y de alli a numerosos sitios de Internet dejando asi de ser secreto sin embargo RC4 aun es una marca registrada 2 Actualmente la implementacion no oficial de RC4 es legal pero no puede utilizarse bajo el nombre de RC4 Por este motivo y con el fin de evitar problemas legales a raiz de la marca registrada a menudo podemos verlo nombrado ARCFOUR ARC4 Alleged RC4 RSA Security nunca ha liberado de manera oficial el algoritmo de su RC4 RC4 es parte de los protocolos de cifrado mas comunes como WEP TLS y WPA para tarjetas inalambricas Los factores principales para el exito de RC4 y su aplicacion en tan amplio rango de aplicaciones han sido su increible velocidad y su simplicidad La implementacion eficiente en software y en hardware fueron muy simples de desarrollar Descripcion Editar RC4 es un protocolo sorprendentemente simple que emplea 2 algoritmos 1 Key Scheduling Algorithm KSA y 2 Pseudo Random Generation Algorithm PRGA cada uno de los cuales usa un estado interno secreto 8 por 8 S box que es un arreglo con los 256 posibles bytes permutados y dos indices de 8 bits i y j en el codigo siguiente El KSA genera la permutacion en el S Box basandose en una clave de longitud variable keylength entre 40 y 2048 bits Primero se llena el S box llamado S a continuacion con los valores de 0 a 255 en secuencia permutacion identidad despues se lo procesa 256 veces tal como lo hace el PRGA principal excepto que ademas se mezclan bytes tomados de la clave K usando el siguiente pseudocodigo for i 0 to 255 S i i j 0 for i 0 to 255 j j S i K i mod keylength mod 256 intercambia S i and S j Una vez que eso es hecho la S box es intercambiada basandose en el valor de la semilla Esa es la Key programada para el algoritmo algo sencillo Ahora cuando se necesita el keystream data se usa el Pseudo Random Generation Algorithm PRGA Este algoritmo tiene 2 contadores el i y la j en el cual ambos son inicializados en 0 para comenzar Despues de eso cada bit de keystream data es usado en el siguiente Pseudo Code i i 1 mod 256 j j S i mod 256 intercambia S i and S j t S i S j mod 256 Exponer valor de S t El valor expuesto del byte de S t es el primer byte del keystream repitiendose el algoritmo descrito para conseguir bytes adicionales de keystream RC4 es lo suficientemente sencillo como para ser almacenado e implementado al vuelo aunque la robustez de dicho algoritmo depende en gran medida de la implementacion y utilizacion realizada existiendo graves problemas conocidos en la implementacion del sistema de cifrado WEP disenado para ofrecer confidencialidad en redes Wireless Una posible implementacion en C 1 unsigned char S 256 unsigned int i j void swap unsigned char s unsigned int i unsigned int j unsigned char temp s i s i s j s j temp KSA void rc4 init unsigned char key unsigned int key length for i 0 i lt 256 i S i i for i j 0 i lt 256 i j j key i key length S i amp 255 swap S i j i j 0 PRGA unsigned char rc4 output i i 1 amp 255 j j S i amp 255 swap S i j return S S i S j amp 255 include lt stdio h gt include lt string h gt include lt stdlib h gt define ARRAY SIZE a sizeof a sizeof a 0 int main unsigned char test vectors 2 Key Plaintext Wiki pedia Secret Attack at dawn int x for x 0 x lt ARRAY SIZE test vectors x int y rc4 init test vectors x 0 strlen char test vectors x 0 for y 0 y lt strlen char test vectors x 1 y printf 02X test vectors x 1 y rc4 output printf n getch return 0 Test vectors EditarEsta prueba no es oficial pero resulta adecuada para alguien probando su propio programa RC4 Las llaves y el texto en claro estan en ASCII el texto cifrado esta en hexadecimal El Keystream es el valor obtenido consecutivamente por la funcion RC4Output pasado a hexadecimal para ser legible Clave Keystream Mensaje Texto cifradoKey eb9f7781b734ca72a7 Plaintext BBF316E8D940AF0AD3Wiki 6044db6d41 pedia 1021BF0420Secret 04d46b053ca87b594172302aec9b Attack at dawn 45A01F645FC35B383552544B9BF5Cervantes 287fdbeef86ccd89b1e1d7acd118e2664927f97d6f9aafc2 En un lugar de la mancha 6D11FB9B964CA1FCD680A58CB57DC20A2807941C01F9C7A3Referencias EditarApplied Cryptography segunda edicion Bruce Schneier pagina 397 y siguientes Thank you Bob Anderson Consultado el 16 de mayo de 2019 Manual Page arc4random en ingles Consultado el 16 de mayo de 2019 Datos Q846955 Obtenido de https es wikipedia org w index php title RC4 amp oldid 141420373, wikipedia, wiki, leyendo, leer, libro, biblioteca,

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