rc4算法python

### Python 中实现 RC4 加密算法

#### RC4 算法简介
RC4（Rivest Cipher 4）是由 Ron Rivest 设计的一种流加密算法。该算法以其简单的结构和高效的执行速度而闻名，曾广泛用于 SSL/TLS 和 WEP/WPA 协议中[^1]。

#### RC4 的工作原理
RC4 使用一个可变长度的密钥来初始化状态向量 S。接着通过伪随机数生成器 (PRNG) 来打乱这个状态向量，并以此为基础产生一系列伪随机字节序列。这些字节随后与待处理的数据逐位进行 XOR 运算完成加密或解密操作。由于 RC4 属于对称加密方式，因此其加密和解码过程完全相同[^2]。

#### Python 实现 RC4 加密算法

下面是一个完整的 Python 函数 `rc4` ，它接受两个参数：一个是字符串形式的消息；另一个是要使用的密钥。此函数返回经过 RC4 处理后的消息：

def rc4(key, plaintext):
    # 初始化S盒
    key_length = len(key)
    s_box = list(range(256))  
    j = 0
    
    for i in range(256):      
        j = (j + s_box[i] + ord(key[i % key_length])) % 256
        s_box[i], s_box[j] = s_box[j], s_box[i]

    # 生成密钥流并加密/解密数据
    i = j = 0   
    ciphertext = []
    
    for char in plaintext:
        i = (i + 1) % 256          
        j = (j + s_box[i]) % 256     
        s_box[i], s_box[j] = s_box[j], s_box[i]
        
        k = chr(ord(char) ^ s_box[(s_box[i] + s_box[j]) % 256])
        ciphertext.append(k)

    return ''.join(ciphertext).encode('latin-1')  # 返回二进制格式的结果以便传输存储等需求

这段代码实现了标准的 RC4 流密码机制，在给定任意长度的密钥情况下能够正确地加密任何 ASCII 字符串输入[^4]。

为了验证上述方法的有效性以及展示如何调用该函数来进行实际的操作，请看以下例子:

if __name__ == "__main__":
    message = "HelloWorld"
    secret_key = "mysecretkey"

    encrypted_message = rc4(secret_key, message)
    decrypted_message = rc4(secret_key, encrypted_message.decode('latin-1'))

    print(f"Original Message: {message}")
    print(f"Encrypted Message: {encrypted_message.hex()}")
    print(f"Decrypted Message: {decrypted_message}")

运行以上脚本将会输出原始信息、已加密的信息及其对应的十六进制表示形式，最后再将其恢复为初始文本内容。