Delphi 和 C 中的 RC4？

Question

我已经设法将 RC4 实现从 PolarSSL 移植到 delphi，因为我需要两个应用程序（C 和 Delphi）之间的加密通信，但问题是，加密的数据永远不会相同，两个代码都自行加密和解密数据成功但对方加密的数据不成功。

以下是两个代码：

C 代码（取自 PolarSSL）

typedef struct
{
    int x;                      /*!< permutation index */
    int y;                      /*!< permutation index */
    unsigned char m[256];       /*!< permutation table */
}
arc4_context;

void arc4_setup(arc4_context *ctx, unsigned char *key, int keylen)
{
    int i, j, k, a;
    ctx->x = 0;
    ctx->y = 0;
    for( i = 0; i < 256; i++ ) ctx->m[i] = (unsigned char) i;
    j = k = 0;
    for( i = 0; i < 256; i++, k++ )
    {
        if( k >= keylen ) k = 0;
        a = ctx->m[i];
        j = ( j + a + key[k] ) & 0xFF;
        ctx->m[i] = ctx->m[j];
        ctx->m[j] = (unsigned char) a;
    }
    return;
}

void arc4_crypt( arc4_context *ctx, unsigned char *buf, int buflen )
{
    int i, x, y, a, b;
    unsigned char m[256];

    x = ctx->x;
    y = ctx->y;

    for (i = 0; i < 256; i++) m[i] = ctx->m[i];
    for( i = 0; i < buflen; i++ )
    {
        x = ( x + 1 ) & 0xFF; a = m[x];
        y = ( y + a ) & 0xFF; b = m[y];

        m[x] = (unsigned char) b;
        m[y] = (unsigned char) a;

        buf[i] = (unsigned char)
            ( buf[i] ^ m[(unsigned char)( a + b )] );
    }
    return;
}

我的 Delphi 代码：

type
  arc4_context = packed record
    x, y: integer;
    m: array[0..255] of byte;
  end;

procedure arc4_setup(var ctx: arc4_context; key: PChar; keylen: Integer);
var
 i, j, k, a: Integer;
begin
 ctx.x := 0;
 ctx.y := 0;
 for i := 0 to 255 do ctx.m[i] := Byte(i);
 j := 0;
 k := 0;
 for i := 0 to 255 do
 begin
   if (k >= keylen) then k := 0;
   a := ctx.m[i];
   j := (j + a + Byte(key[k])) and $FF;
   ctx.m[i] := ctx.m[j];
   ctx.m[j] := a;
   Inc(k);
 end;
end;


procedure arc4_crypt(ctx:arc4_context; var buf:string; buflen:integer);
var
 i, x, y, a, b: Integer;
 m: array [0..255] of byte;
begin
 x := ctx.x;
 y := ctx.y;
 for i := 0 to 255 do m[i] := ctx.m[i];
 i := 0;
 while (i < buflen) do
 begin
  x := (x + 1) and $FF;
  a := m[x];
  y := (y + a) and $FF;
  b := m[y];

  m[x] := b;
  m[y] := a;

  buf[i+1] := Char(Byte(buf[i+1]) xor Byte(m[a + b]));
  inc(i);
 end
end;

Answer 1

我（终于）发现了两个代码之间的区别。

Pascal 翻译的以下行是不正确的：

buf[i+1] := Char(Byte(buf[i+1]) xor Byte(m[a + b]));

C 版本如下：

buf[i] = (unsigned char) ( buf[i] ^ m[(unsigned char)( a + b )] );

请注意，a + b 被截断为单个 unsigned char，而上面的 Pascal 版本显示 >m[a + b]，因此 a + b 的索引可以超过 255。

您应该将此行翻译为：

buf[i+1] := chr(ord(buf[i+1]) xor ord(m[Byte(a+b)]));

我已更改为使用 Chr > 和 ord这些是外观上的变化，但我觉得它们更干净。实质性更改位于 m[Byte(a+b)] 中，其中我强制将 a+b 添加到字节数据类型的上下文中。

更明显的是，这个错误会导致数组 m 的数组访问越界。如果您在启用范围检查的情况下运行，该错误将立即突出显示。我无法充分强调 Delphi 的范围检查功能的价值。

Answer 2

建议：在处理密钥之后但在加密任何数据之前，查看两个系统上的 m[] 数组的内容。显然两者应该是相同的。如果不是，则问题出在密钥处理上。

您可能还需要对两个不同的输出进行异或，以查看是否出现任何可能指出问题的模式。

Answer 3

下面是该算法的 Delphi 实现，翻译自 .Net：

unit uRC4;

interface

uses Windows;

type
  TuRC4 = class
    public
      class function RC4(data, key:string):string;
  end;

implementation

class function TuRC4.RC4(data, key:string):string;
var
  x, y, j: Integer;
  box: array[0..255] of Integer;
  i: Integer;
  s: String;

begin
    for i := 0 to 255 do
      begin
        box[i] := i;
      end;

    for i := 0 to 255 do
      begin
        j := (Ord(key[i Mod Length(key) + 1]) + box[i] + j) Mod 256;
        x := box[i];
        box[i] := box[j];
        box[j] := x;
      end;

    for i := 0 to Length(data)-1 do
      begin
        y := i Mod 256;
        j := (box[y] + j) Mod 256;
        x := box[y];
        box[y] := box[j];
        box[j] := x;
        s := Char(Ord(data[i + 1]) xor box[(box[y] + box[j]) Mod 256]);
        Result := Concat(Result, s);
      end;
end;

end.

Answer 4

为什么要重新发明轮子？*

我知道DCPCrypt 支持 RC4。

*) 允许出于学术目的

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