스트림 암호와 RC4

연속적 처리 방식의 암호화 — 의사 난수 키스트림 생성

스트림 암호

• 입력 요소를 연속적으로 처리 (블록 단위 X)
• 의사 난수 비트 생성기(난수와 키 분배)로 키스트림 생성
• 평문 바이트 XOR 키스트림 → 암호문 (1바이트씩)

블록 암호 대비 특징

• 적은 코드 사용
• 블록 암호보다 빠름
• 키 재사용 불가 (같은 키스트림으로 두 번 XOR = 원문 노출)

설계 고려사항

RC4 (Rivest Cipher 4)

• 셔플링(Shuffling) 기법 기반 스트림 암호
• 바이트 단위 처리, 가변 길이 키 (1~256byte)

S 배열 초기화

# 초기화 (256바이트 배열)
for i = 0 to 255:
    S[i] = i                     # 0~255으로 초기화
    T[i] = key[i mod KeyLen]     # 키로 T 초기화

j = 0
# S 배열 섞기
for i = 0 to 255:
    j = (j + S[i] + T[i]) mod 256
    Swap(S[i], S[j])

키스트림 생성

i = j = 0
for each plaintext byte:
    i = (i + 1) mod 256
    j = (j + S[i]) mod 256
    Swap(S[i], S[j])

    t = (S[i] + S[j]) mod 256
    keystreamByte = S[t]
    output = plaintext XOR keystreamByte

동작 원리

1. 비밀키로 256바이트 배열을 무작위하게 섞음
2. 매 바이트마다 두 포인터(i, j)를 이동하며 t 계산
3. S[t] 값으로 평문 1바이트씩 XOR → 암호화

CFB 모드와의 관계

블록 암호(AES/DES)를 이용해 스트림 암호처럼 동작 가능

CFB 모드: 블록 암호 → 암호화 출력 → XOR → 스트림 방식 처리
OFB 모드: 피드백 경로가 평문 XOR 이전 → 더 순수한 스트림 구조

관련 개념

• 블록 암호 운용 모드 - CFB/OFB (스트림 방식 운용)
• 난수와 키 분배 - 의사 난수 생성기
• 대칭 암호화 - 대칭 암호화 전체