SM4加密及Java解密流程详解

1. 简介

在开始之前，我们先来了解一下SM4加密算法。SM4是中国商用密码算法，也是中国政府采用的一种对称加密算法。它具有高强度的安全性和较快的加密速度，因此在实际应用中被广泛使用。

在本文中，我将向你详细介绍如何实现SM4加密，并提供Java解密的示例代码和解释。让我们开始吧！

2. 流程图

下面是实现SM4加密及Java解密的流程图：

flowchart TD
    A[生成SM4秘钥] --> B[加密明文]
    B --> C[解密密文]

3. 实现步骤

接下来，我将逐步介绍每个步骤需要进行的操作，并提供相应的代码示例。

3.1 生成SM4秘钥

在SM4加密中，首先需要生成一个秘钥，用于加密和解密数据。生成SM4秘钥的方式有多种，可以使用随机数生成器生成一个16字节的随机数作为秘钥，也可以通过密码学中的密钥派生函数生成。

在Java中，可以使用SecureRandom类来生成随机数作为秘钥。下面是生成SM4秘钥的示例代码：

import java.security.SecureRandom;

public class SM4Utils {
    private static final int KEY_SIZE = 16; // 秘钥长度，单位为字节

    public static byte[] generateKey() {
        SecureRandom secureRandom = new SecureRandom();
        byte[] key = new byte[KEY_SIZE];
        secureRandom.nextBytes(key);
        return key;
    }
}

上述代码中，我们首先定义了秘钥的长度为16字节（128位）。然后通过SecureRandom类生成一个随机数作为秘钥，并返回。

3.2 加密明文

生成秘钥后，就可以使用SM4算法对明文进行加密了。加密过程主要包括以下几个步骤：

  1. 将明文转换为字节数组；
  2. 对字节数组进行填充，使其长度为16的倍数；
  3. 使用SM4算法和秘钥对填充后的字节数组进行加密。

下面是加密明文的示例代码：

import org.bouncycastle.crypto.CipherParameters;
import org.bouncycastle.crypto.engines.SM4Engine;
import org.bouncycastle.crypto.paddings.PaddedBufferedBlockCipher;
import org.bouncycastle.crypto.params.KeyParameter;
import org.bouncycastle.crypto.params.ParametersWithIV;

public class SM4Utils {
    private static final int BLOCK_SIZE = 16; // 分组长度，单位为字节

    public static byte[] encrypt(byte[] plaintext, byte[] key) throws Exception {
        PaddedBufferedBlockCipher cipher = new PaddedBufferedBlockCipher(new SM4Engine());
        CipherParameters cipherParameters = new ParametersWithIV(new KeyParameter(key), new byte[BLOCK_SIZE]);
        cipher.init(true, cipherParameters);
        byte[] output = new byte[cipher.getOutputSize(plaintext.length)];
        int outputLength = cipher.processBytes(plaintext, 0, plaintext.length, output, 0);
        cipher.doFinal(output, outputLength);
        return output;
    }
}

上述代码中，我们使用了bouncycastle库中的类来实现SM4算法的加密。首先创建一个PaddedBufferedBlockCipher对象，并指定使用SM4Engine作为底层加密引擎。

然后，通过ParametersWithIV类将秘钥和初始向量（这里我们使用全零向量）传递给加密引擎。接着调用cipher.processBytes方法对明文进行加密，并将加密结果存储在output中。

最后，我们调用cipher.doFinal方法对最后一块数据进行加密，并返回加密后的结果。

3.3 解密密文

加密完成后，我们可以将密文传输给其他人进行解密。在Java中，可以使用相同的秘钥和解密算法对密文进行解密。解密过程与加密过程相似，主要包