Java中的SM4算法与CBC模式

介绍

SM4是一种对称加密算法，是中国密码学家所设计的一种分组密码算法。CBC（Cipher Block Chaining）模式是一种加密模式，用于加密大于一个分组长度的消息。在Java中，我们可以使用SM4算法结合CBC模式来进行数据加密。

本文将介绍如何在Java中使用SM4算法结合CBC模式进行数据加密，并提供相应的代码示例。

SM4算法

SM4算法是一个分组密码算法，其分组长度为128位，密钥长度也为128位。SM4算法包括加密和解密两个主要操作，其加密过程如下：

  1. 轮密钥生成：根据给定的128位密钥生成轮密钥。
  2. 初始轮：将明文与一组轮密钥进行一次异或运算。
  3. 多轮运算：将初始轮的结果进行多轮的代换、置换操作。
  4. 最终轮：将多轮运算的结果与一组轮密钥进行一次异或运算。

SM4算法的解密过程与加密过程相反，即先进行一次异或运算，然后进行多轮的逆代换、逆置换操作。

CBC模式

CBC模式是一种分组密码的工作模式，用于加密大于一个分组长度的消息。在CBC模式中，每个明文块都会与前一个密文块进行异或运算，然后再进行加密。

CBC模式的加密过程如下：

  1. 初始向量：选择一个随机的初始向量IV。
  2. 异或运算：将明文与初始向量进行异或运算。
  3. 加密：将异或运算的结果进行加密。
  4. 更新IV：将加密的结果作为下一个明文块的初始向量。

CBC模式的解密过程与加密过程相反，即先解密，然后再与前一个密文块进行异或运算。

Java中的SM4_CBC

在Java中，我们可以使用Bouncy Castle库来实现SM4算法结合CBC模式的数据加密。

首先，我们需要在项目中引入Bouncy Castle库的依赖：

<dependency>
    <groupId>org.bouncycastle</groupId>
    <artifactId>bcprov-jdk15on</artifactId>
    <version>1.68</version>
</dependency>

接下来，我们可以编写以下代码示例来实现SM4算法结合CBC模式的数据加密：

import org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider;
import org.bouncycastle.util.encoders.Hex;

import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.spec.IvParameterSpec;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import java.security.Security;

public class SM4_CBC {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());

        byte[] keyBytes = Hex.decode("0123456789abcdeffedcba9876543210");
        byte[] ivBytes = Hex.decode("0123456789abcdeffedcba9876543210");
        byte[] input = "Hello, SM4_CBC!".getBytes();

        Cipher cipher = Cipher.getInstance("SM4/CBC/PKCS5Padding", "BC");
        SecretKeySpec key = new SecretKeySpec(keyBytes, "SM4");
        IvParameterSpec iv = new IvParameterSpec(ivBytes);

        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key, iv);
        byte[] cipherText = cipher.doFinal(input);

        System.out.println("Cipher text: " + Hex.toHexString(cipherText));
    }
}

在上述代码中，我们使用了Bouncy Castle库提供的Cipher类来实现SM4算法结合CBC模式的数据加密。我们需要指定密钥和初始向量，并使用init方法对加密器进行初始化，然后调用doFinal方法进行加密操作。

旅行图

journey
    title Java中的SM4_CBC之旅
    section 准备工作
        开始 --> 引入Bouncy Castle库
        引入Bouncy Castle库 --> 编写加密代码
    section 实现加密
        编写加密代码 --> 初始化Cipher
        初始化Cipher --> 执行加密操作
    section 结束