Python实现SM4算法

SM4算法是一种对称加密算法，广泛应用于信息安全领域。在本文中，我们将介绍如何使用Python实现SM4算法，并提供相应的代码示例。

SM4算法简介

SM4算法是一种分组密码算法，其数据分组长度为128位。它包括了四种运算：非线性变换、线性变换、轮密钥加和密钥扩展。SM4算法的加密和解密过程主要包括以下几个步骤：

  1. 密钥扩展：根据密钥生成轮密钥，用于每轮的加密运算。
  2. 初始轮密钥加：将明文和第一轮密钥进行异或运算。
  3. 轮运算：包括9轮迭代，每轮进行非线性变换、线性变换、轮密钥加三个操作。
  4. 输出变换：将最后一轮的输出进行逆序变换得到密文。

代码示例

from sm4 import SM4

# 创建SM4实例
sm4 = SM4()

# 设置密钥
key = "0123456789abcdeffedcba9876543210"
sm4.set_key(key)

# 加密
plaintext = "Hello, world!"
ciphertext = sm4.encrypt(plaintext)
print("Cipher text:", ciphertext)

# 解密
decrypted_text = sm4.decrypt(ciphertext)
print("Decrypted text:", decrypted_text)

状态图

stateDiagram
    [*] --> Init

    state Init {
        [*] --> KeyExpansion
        KeyExpansion --> RoundStart
        RoundStart --> NonLinearTransform
        NonLinearTransform --> LinearTransform
        LinearTransform --> AddRoundKey
        AddRoundKey --> RoundEnd
        RoundEnd --> [*]
    }

序列图

sequenceDiagram
    participant Client
    participant SM4

    Client->>SM4: Set key
    Client->>SM4: Encrypt(plaintext)
    SM4->>Client: Ciphertext
    Client->>SM4: Decrypt(ciphertext)
    SM4->>Client: Decrypted plaintext

结语

通过本文的介绍，我们了解了SM4算法的基本原理和实现方法。使用Python编写SM4算法的代码简单而直观，可以帮助我们更好地理解加密算法的运行过程。希望本文能够对您了解和学习SM4算法有所帮助。如果您对SM4算法有兴趣，可以尝试在实际项目中应用它，提升数据安全性。