sm4 java 实现

原创

mob64ca12f31496 2023-08-26 14:10:39 ©著作权

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SM4加密算法的Java实现

引言

随着互联网的飞速发展，数据的安全性变得越来越重要。为了保护用户的敏感信息，加密算法应运而生。SM4是一种对称加密算法，它在中国国家密码管理局推荐的密码算法中起到了重要的作用。本文将介绍SM4算法的原理，并提供一个基于Java语言的实现示例。

SM4算法概述

SM4是一种分组密码算法，它将明文分成128位的块，并对每一块进行加密。SM4算法的核心是迭代结构，每一轮都由非线性变换、线性变换和轮密钥加操作组成。SM4的密钥长度为128位。

SM4算法流程

下面是SM4算法的流程图：

flowchart TD
    A[输入明文块] --> B[轮密钥加操作]
    B --> C[迭代轮数]
    C --> D{是否达到轮数}
    D --> |是| E[输出密文块]
    D --> |否| F[非线性变换]
    F --> G[线性变换]
    G --> H[轮密钥生成]
    G --> B

SM4算法实现示例

下面是一个基于Java语言的SM4算法实现示例：

import java.util.Arrays;

public class SM4 {
    private static final int ROUNDS = 32;
    private static final int BLOCK_SIZE = 16;
    private static final int KEY_SIZE = 16;

    private static final int[] SBOX = {
        // Sbox table
    };

    private static final int[] CK = {
        // Round constant
    };

    private static int[] subKeys = new int[ROUNDS];

    public static byte[] encrypt(byte[] plainText, byte[] key) {
        expandKey(key);
        // 进行加密操作
        return null;
    }

    public static byte[] decrypt(byte[] cipherText, byte[] key) {
        expandKey(key);
        // 进行解密操作
        return null;
    }

    private static void expandKey(byte[] key) {
        int[] k = new int[KEY_SIZE / 4];
        // 将密钥转换为整型数组
        for (int i = 0; i < KEY_SIZE / 4; i++) {
            k[i] = ((key[i * 4] & 0xff) << 24) | ((key[i * 4 + 1] & 0xff) << 16) | ((key[i * 4 + 2] & 0xff) << 8) | (key[i * 4 + 3] & 0xff);
        }
        // 进行密钥扩展
        for (int i = 0; i < ROUNDS; i++) {
            int tmp = k[i + 1] ^ k[i + 2] ^ k[i + 3] ^ CK[i];
            tmp = nonLinearTransform(tmp);
            subKeys[i] = tmp ^ (k[i] << 13) | (k[i] >>> 19);
            k[i + 4] = subKeys[i];
        }
    }

    private static int nonLinearTransform(int x) {
        // 非线性变换
        return SBOX[x >>> 24 & 0xff] << 24 | SBOX[x >>> 16 & 0xff] << 16 | SBOX[x >>> 8 & 0xff] << 8 | SBOX[x & 0xff];
    }
}