用Java实现SM3算法
1. 整体流程
下面是实现SM3算法的整体流程,通过表格展示每个步骤的详细内容。
步骤 | 描述 |
---|---|
步骤1 | 初始化变量 |
步骤2 | 填充消息 |
步骤3 | 消息扩展 |
步骤4 | 压缩函数 |
步骤5 | 输出结果 |
2. 步骤详解
步骤1: 初始化变量
在这一步中,我们需要初始化一些变量,包括初始值和常量。以下是相应的代码:
// 初始化变量
int[] v = {0x7380166f, 0x4914b2b9, 0x172442d7, 0xda8a0600, 0xa96f30bc, 0x163138aa, 0xe38dee4d, 0xb0fb0e4e};
int[] iv = Arrays.copyOf(v, v.length);
步骤2: 填充消息
在这一步中,我们需要对输入的消息进行填充,使其长度满足要求。以下是相应的代码:
// 填充消息
byte[] padding(byte[] message) {
int len = message.length;
int k = len % 64;
int byteCount = (k < 56) ? (56 - k) : (120 - k);
byte[] padding = new byte[byteCount];
padding[0] = (byte) 0x80;
long bitLength = (long) len * 8;
for (int i = 0; i < 8; i++) {
padding[padding.length - 8 + i] = (byte) ((bitLength >> (8 * (7 - i))) & 0xFF);
}
return Arrays.copyOf(message, len + byteCount);
}
步骤3: 消息扩展
在这一步中,我们需要对填充后的消息进行扩展,得到消息分组。以下是相应的代码:
// 消息扩展
int[][] expand(byte[] message) {
int n = message.length / 64;
int[][] w = new int[n][];
for (int i = 0; i < n; i++) {
w[i] = new int[68];
for (int j = 0; j < 16; j++) {
w[i][j] = getInt(message, i * 64 + j * 4);
}
for (int j = 16; j < 68; j++) {
w[i][j] = p1(w[i][j - 16] ^ w[i][j - 9] ^ (leftRotate(w[i][j - 3], 15))) ^ (leftRotate(w[i][j - 13], 7)) ^ w[i][j - 6];
}
}
return w;
}
步骤4: 压缩函数
在这一步中,我们需要实现SM3的压缩函数。这个函数将处理每个消息分组,产生一个中间结果。以下是相应的代码:
// 压缩函数
void compress(int[] v, int[] iv, int[][] w) {
int a = iv[0];
int b = iv[1];
int c = iv[2];
int d = iv[3];
int e = iv[4];
int f = iv[5];
int g = iv[6];
int h = iv[7];
for (int i = 0; i < 64; i++) {
int ss1 = leftRotate(leftRotate(a, 12) + e + leftRotate(T(i), i), 7);
int ss2 = ss1 ^ leftRotate(a, 12);
int tt1 = ff(a, b, c, i) + d + ss2 + w[i][j];
int tt2 = gg(e, f, g, i) + h + ss1 + w[i][j];
d = c;
c = leftRotate(b, 9);
b = a;
a = tt1;
h = g;
g = leftRotate(f, 19);
f = e;
e = p0(tt2);
}
v[0] ^= a;
v[1] ^= b;
v[2] ^= c;
v[3] ^= d;
v[4] ^= e;
v[5] ^= f;