sm2 sm3 sm4 java实现

SM2, SM3, SM4加解密算法在Java中的实现

引言

SM2，SM3，SM4是中国密码学家自主研发的一套密码算法标准，主要用于数字签名、消息摘要和数据加密等安全领域。本文将介绍如何在Java中实现SM2，SM3和SM4算法，包括代码示例和相关的类图和关系图。

SM2

SM2是一种椭圆曲线非对称密码体制，用于数字签名算法。在Java中实现SM2签名算法需要使用到BouncyCastle等密码学库。以下是一个使用BouncyCastle库实现SM2签名算法的代码示例：

import org.bouncycastle.asn1.x9.X9ECParameters;
import org.bouncycastle.crypto.CipherParameters;
import org.bouncycastle.crypto.digests.SM3Digest;
import org.bouncycastle.crypto.generators.ECKeyPairGenerator;
import org.bouncycastle.crypto.params.ECDomainParameters;
import org.bouncycastle.crypto.params.ECKeyGenerationParameters;
import org.bouncycastle.crypto.params.ECPrivateKeyParameters;
import org.bouncycastle.crypto.params.ECPublicKeyParameters;
import org.bouncycastle.crypto.signers.SM2Signer;
import org.bouncycastle.jce.ECNamedCurveTable;
import org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider;
import org.bouncycastle.util.encoders.Hex;

import java.security.KeyPair;
import java.security.KeyPairGenerator;
import java.security.Security;

public class SM2Demo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());

        // 生成密钥对
        KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance("EC", "BC");
        keyPairGenerator.initialize(256);
        KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();

        // 签名
        SM2Signer signer = new SM2Signer();
        CipherParameters param = new ECPrivateKeyParameters(((ECPrivateKey) keyPair.getPrivate()).getS(),
                ECNamedCurveTable.getParameterSpec("sm2p256v1"));
        signer.init(true, param);
        byte[] message = "Hello, SM2".getBytes();
        signer.update(message, 0, message.length);
        byte[] signature = signer.generateSignature();

        // 验证签名
        signer.init(false, new ECPublicKeyParameters(((ECPublicKey) keyPair.getPublic()).getQ(),
                ECNamedCurveTable.getParameterSpec("sm2p256v1")));
        signer.update(message, 0, message.length);
        boolean verified = signer.verifySignature(signature);

        System.out.println("Signature verified: " + verified);
    }
}

上述代码中使用了BouncyCastle库提供的SM2Signer类来实现SM2的签名和验证功能。通过生成密钥对、签名和验证签名，可以实现SM2算法的使用。

SM3

SM3是一种消息摘要算法，用于数据完整性校验和数据加密。在Java中实现SM3算法同样可以使用BouncyCastle库。以下是一个使用BouncyCastle库实现SM3算法的代码示例：

import org.bouncycastle.crypto.digests.SM3Digest;
import org.bouncycastle.util.encoders.Hex;

public class SM3Demo {
    public static void main(String[] args) {
        byte[] message = "Hello, SM3".getBytes();
        byte[] digest = new byte[32];
        SM3Digest sm3Digest = new SM3Digest();
        sm3Digest.update(message, 0, message.length);
        sm3Digest.doFinal(digest, 0);

        String hexDigest = Hex.toHexString(digest);
        System.out.println("SM3 Digest: " + hexDigest);
    }
}

上述代码中使用了BouncyCastle库提供的SM3Digest类来计算消息的摘要值。通过调用update方法输入消息，然后调用doFinal方法计算摘要值，并使用Hex.toHexString方法将摘要值转换为十六进制字符串。

SM4

SM4是一种对称加密算法，用于数据加密和解密。在Java中实现SM4算法可以使用BouncyCastle库或者Java自带的加密库。以下是一个使用BouncyCastle库实现SM4算法的代码示例：

import org.bouncycastle.crypto.engines.SM4Engine;
import org.bouncycastle.crypto.params.KeyParameter;
import org.bouncycastle.util.encoders.Hex;

public class SM4Demo {
    public static void main(String[] args) {
        byte[] key = Hex.decode("0123456789abcdeffedcba9876543210");
        byte[]