一、选题背景及意义

信息是社会发展的重要战略资源，在信息时代的今天，任何一个国家的政治、军事和外交都离不开信息，经济建设、科学发展和技术进步也同样离不开信息，信息安全事关国家安全，事关社会稳定，信息的安全保障能力成为一个国家综合实力的重要组成部分。

在当今计算技术和网络技术快速发展的信息时代，电子商务、电子政务、电子银行等给我们的生活和工作带来了极大的便利，同时，无论是国家事务，还是生产、生活、商务，都越来越依赖网络和计算机，信息技术已逐渐深入各个领域和角落，也已逐渐成为各领域数据的主要处理、存储和传输手段。然而，人们在享受网络信息所带来的巨大利益的同时，也面临着信息安全的严峻考验，信息安全受到了社会各界的高度关注。信息安全与国家的军事、外交、政治、经济、金融，甚至普通老百姓的日常生活的关系越来越密切。

流密码是一类非常重要的密码体制，又称为序列密码。相对于分组密码、公钥密码等其他密码体制而言，流密码主要有以下优点：第一，在硬件实施上，流密码的速度一般要比分组密码和公钥密码快，而且不需要有很复杂的硬件电路；第二，在某些情况下（例如某些电信上的应用），当缓冲不足或必须对收到的字节、字符进行逐一处理时，流密码就显得更加必要和恰当；第三，流密码有较理想的数学分析工具，如频谱理论和技术、代数方法等；第四，流密码能较好地隐藏明文的统计特征。因此研究流密码的原理和实现技术，是非常有利于信息安全的发展的。

二、相关原理

1、RC4的基本概念

RC4是由麻省理工学院的Ron Rivest在RSA数据安全公司开发的可变密钥长度、面向字节操作的流密码。RC4是世界上使用最广泛的流密码之一。它已应用于Microsoft Windows、Lotus Notes和其它应用程序中，被用于SSL/TLS（安全套接字层/传输层安全协议）标准，以保护因特网的信息流，也应用于无线系统（例如IEEE802.11无线局域网标准）以保护无线链接的安全。

2、RC4加解密算法

RC4密码是一种基于非线性数据表变换的流密码。它以一个足够大的数据表为基础，对表进行非线性变换，产生非线性的密钥流序列。RC4的大小根据参数n的值而变化。通常n = 8，这样RC4可以生成总共有256（=2⁸）个元素的数据表S。主密钥的长度至少40比特。RC4密钥流的每个输出都是数据表S中的一个随机元素。密钥流的生成需要两个处理过程：一个是密钥调度算法（Key-Scheduling Algorithm, KSA），用来设置S的初始排列；一个是伪随机生成算法（Pseudo Random-Generation Algorithm, PRGA），用来选取随机元素并修改S的原始排列顺序。

（1）密钥调度算法KSA