C # में RC4 का सरल कार्यान्वयन

परिचय

एक समय में मैंने रनेट में एक बहुत प्रसिद्ध MMORPG खेला था। उस पर बहुत समय बिताया, लेकिन जल्द ही गेमप्ले ने मुझे परेशान कर दिया। हालांकि, यह सीखने की इच्छा थी कि खेल कैसे काम करता है और इसके लिए विभिन्न गैजेट बनाने का प्रयास करें। पहला परिणाम एक कुटिल बॉट था जो C # में लिखा गया था और मॉब्स को हराने में सक्षम था, लेकिन यह भी जल्दी से निर्बाध हो गया। उस समय तक, मैं हैकिंग गेम से संबंधित एक मंच पर आया और, विशेष रूप से, एक प्रतिभाशाली प्रोग्रामर का विषय जिसने अपने खाली समय में गेम के ट्रैफ़िक को पार्स करने का निर्णय लिया। इससे मुझे बहुत दिलचस्पी हुई और मैंने उनकी उपलब्धि को दोहराने का फैसला किया।



Wireshark के साथ सशस्त्र, मुझे कई डंप मिले और, स्पष्ट रूप से, सामग्री द्वारा गूंगा था। यह अब हेक्साडेसिमल मूल्यों के लिए इस्तेमाल नहीं हो रहा था, लेकिन किसी भी संरचना को अलग करना असंभव था। चूंकि मुझे सिस्टम प्रोग्रामिंग में बहुत कम अनुभव है, इसलिए मैंने एक पेशेवर (विषय लेखक) की सलाह लेने और उसे एक टिप के लिए पूछने का फैसला किया: खुदाई करने का तरीका। सामान्य सिफारिशों के अलावा, मुझे पता चला कि RC4 एल्गोरिथम का उपयोग करके गेम ट्रैफ़िक को एन्क्रिप्ट किया गया है, और सर्वर डेटा भी संपीड़ित है (उस समय में अधिक)। दिशा निर्धारित की गई थी और मैंने इसे C # में लागू करने के लिए एल्गोरिथ्म का अध्ययन करना शुरू किया।

RC4 ओवरव्यू

तो, RC4 एक स्ट्रीम सिफर है, जिसका अर्थ है कि खुले (अनएन्क्रिप्टेड) ​​टेक्स्ट के प्रत्येक चरित्र को दो मापदंडों के आधार पर एन्क्रिप्ट किया जाएगा: कुंजी और स्पष्ट पाठ में वर्ण की स्थिति। अगले भाग में, मैं बताऊंगा कि यह कैसे काम करता है।



यह एन्क्रिप्शन एल्गोरिथ्म मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के प्रोफेसर, रोनाल्ड रिवेस्ट द्वारा बनाया गया था, जिन्हें हम RC2, RC5, RC6, RSA और हैश MD2-MD6 की लाइन जैसे एल्गोरिदम भी देते हैं।



इस तथ्य के बावजूद कि यह संभव नहीं है कि कोई व्यक्ति ज्ञात कमजोरियों के कारण नई जिम्मेदार परियोजनाओं में RC4 का उपयोग करेगा, इसके लिए कई प्रौद्योगिकियां हैं जो इसका उपयोग करती हैं। ऐसी तकनीकों के उदाहरण WEP, SSL, TLS हैं। इसके अलावा, मेरे उदाहरण में, एक MMORPG के डेवलपर्स ने इसका उपयोग करने का फैसला किया।

एल्गोरिथ्म

मैं चाहता हूं कि सभी लोग समझें कि आरसी 4 कैसे काम करता है, इसलिए मैं इसे अपनी उंगलियों पर समझाऊंगा।



तो, इनपुट डेटा बाइट्स की एक सरणी होगी। यह कोई भी जानकारी हो सकती है: आवाज, छवि, पाठ। बेशक, सूचना एक धारा के रूप में आ सकती है, लेकिन एक लंबी सरणी नहीं तो एक धारा क्या है?

कुंजी रहित एन्क्रिप्शन क्या है? कुंजी भी इनपुट के रूप में कार्य करती है। RC4 एल्गोरिथ्म के लिए, यह 8 से 2048 बिट्स का हो सकता है, लेकिन आमतौर पर 40 - 256 बिट्स की रेंज का उपयोग किया जाता है।

लेकिन हमारे साथ एन्क्रिप्शन के लिए डेटा बाइट्स की एक सरणी है, और किसी कारण के लिए कुंजी बिट्स में है। तथ्य यह है कि ब्लॉक एन के आकार जैसी कोई चीज है। एक उदाहरण के लिए, हम n = 8 का उपयोग करेंगे, लेकिन एल्गोरिथ्म और भी क्रिप्टोग्राफिक होगा, अगर हम n = 16 लेते हैं। फिर एक कदम में 2 बाइट्स तुरंत एन्क्रिप्ट किए जाएंगे।



स्ट्रीम सिफर के लिए ताकत के संदर्भ में एक आदर्श विकल्प एन्क्रिप्टेड डेटा के आकार के बराबर एक महत्वपूर्ण आकार है। फिर, प्रत्येक प्लेनटेक्स्ट बिट को एक एन्क्रिप्टेड अनुक्रम बनाने के लिए modulo-2 योग (XOR) द्वारा संबंधित कुंजी बिट के साथ जोड़ा जाता है। डिक्रिप्ट करने के लिए, आपको उसी ऑपरेशन को फिर से प्राप्त करने की आवश्यकता है।



बशर्ते कि कुंजी बिट अनुक्रम बेतरतीब ढंग से चुना गया हो और जिसमें कोई अवधि न हो, सिफर को क्रैक करना असंभव है, लेकिन एक लंबी कुंजी को प्रसारित करने की समस्या है। इसलिए, व्यवहार में, एक कुंजी के आधार पर एक छद्म यादृच्छिक संख्या जनरेटर का उपयोग कुंजी धारा उत्पन्न करने के लिए किया जाता है। यही है, हम अपनी कुंजी को किसी भी आकार में विस्तारित करते हैं (गतिशील रूप से, इनपुट डेटा को संसाधित करते समय) और XOR इसे इनपुट डेटा के साथ जोड़ते हैं।



हम एक उदाहरण के रूप में सी # का उपयोग करके एल्गोरिदम के साथ विशेष रूप से निपटेंगे। कक्षा "RC4" बनाएँ और निम्नलिखित सदस्यों की घोषणा करें:

byte [] S = new byte [256];

int x = 0;

int y = 0;

मुख्य धारा उत्पन्न करने के लिए, सिफर एक छिपी हुई आंतरिक स्थिति का उपयोग करता है, जिसमें दो भाग होते हैं:

- 0x00 से 0xFF (सरणी एस) के लिए सभी संभावित बाइट वाले एक क्रमपरिवर्तन ।

- काउंटर चर x और y।



कुंजी सदिश-क्रम-निर्धारण के आरंभ के लिए, हम कुंजी-निर्धारण एल्गोरिथ्म का उपयोग करते हैं:

private void init( byte [] key)

{

int keyLength = key.Length;



for ( int i = 0; i < 256; i++)

{

S[i] = ( byte )i;

}



int j = 0;

for ( int i = 0; i < 256; i++)

{

j = (j + S[i] + key[i % keyLength]) % 256;

S.Swap(i, j);

}

}

कोड के दृष्टिकोण से, कुछ भी जटिल नहीं है। मैं सिर्फ यह नोट करना चाहता हूं कि स्वैप विधि (स्थानों में सरणी के दो तत्वों को स्वैप करें) सरणी वर्ग के तरीकों की मानक सूची का विस्तार करती है:

static class SwapExt

{

public static void Swap( this T[] array, int index1, int index2)

{

T temp = array[index1];

array[index1] = array[index2];

array[index2] = temp;

}

}



कुंजी ज्ञात होने पर इनक्रिप्शन विधि को एन्क्रिप्शन / डिक्रिप्शन से पहले बुलाया जाना चाहिए। आप इसे कंस्ट्रक्टर में कर सकते हैं:

public RC4( byte [] key)

{

init(key);

}

अगला, आपको एक छद्म-रैंडम जेनरेशन एल्गोरिथम जनरेटर को लागू करने की आवश्यकता है। प्रत्येक कॉल के साथ, विधि कुंजी स्ट्रीम के अगले बाइट को थूक देगी, जिसे हम स्रोत डेटा के xor'om बाइट के साथ जोड़ देंगे।

private byte keyItem()

{

x = (x + 1) % 256;

y = (y + S[x]) % 256;



S.Swap(x, y);



return S[(S[x] + S[y]) % 256];

}

अब सबसे सरल बचा है! अनएन्क्रिप्टेड इनपुट डेटा की सरणी / स्ट्रीम के प्रत्येक बाइट के लिए, हम कुंजी बाइट का अनुरोध करते हैं और उन्हें xor (^) के साथ जोड़ते हैं।

public byte [] Encode( byte [] dataB, int size)

{

byte [] data = dataB.Take(size).ToArray();



byte [] cipher = new byte [data.Length];



for ( int m = 0; m < data.Length; m++)

{

cipher[m] = ( byte )(data[m] ^ keyItem());

}



return cipher;

}

डिक्रिप्शन के लिए, आप उसी विधि का उपयोग कर सकते हैं। स्पष्टता के लिए इसे एक अलग विधि में लपेटें:

public byte [] Decode( byte [] dataB, int size)

{

return Encode(dataB, size);

}

इस वर्ग का उपयोग करने का एक उदाहरण:

byte [] key = ASCIIEncoding.ASCII.GetBytes( "Key" );



RC4 encoder = new RC4(key);

string testString = "Plaintext" ;

byte [] testBytes = ASCIIEncoding.ASCII.GetBytes(testString);

byte [] result = encoder.Encode(testBytes, testBytes.Length);



RC4 decoder = new RC4(key);

byte [] decryptedBytes = decoder.Decode(result, result.Length);

string decryptedString = ASCIIEncoding.ASCII.GetString(decryptedBytes);

और यहां यह सुनिश्चित करने का परिणाम है कि सब कुछ सही ढंग से काम करता है:





यातायात को कम करने वाले वर्ग को लागू करने से, हम पार्सिंग पैकेट के करीब एक कदम हैं।



अंत में, मैं कहूंगा कि यह कार्यान्वयन सबसे सरल और सबसे स्पष्ट है। क्रैकिंग प्रतिरोध को बढ़ाने के लिए इसे जटिल किया जा सकता है।



सलाह और सिफारिशों के लिए मेरे मित्र वोर्ट को बहुत धन्यवाद।



स्रोत से लिंक करें:

SourceForge - RC4.cs