Sm4【国密4加密解密】

当我们开发金融、国企、政府信息系统时，不仅要符合网络安全的等保二级、等保三级，还要求符合国密的安全要求，等保测评已经实行很久了，而国密测评近两年才刚开始。那什么是密码/国密？什么是密评？本文就关于密码/国密及应用进行基础的知识梳理、记录。 

01、密码（国密）算法有哪些？

国产化替代大家应该都熟悉了，为了应对日益复杂多变的国际形势（丑国），保障我们的IT技术自助可控，从硬件到软件，都在进行着国产化替代。密码领域也不例外，国密就是用来代替国际密码的。先来了解下密码的分类，及对应的国密算法。

我国国家密码管理局在2012年公布了无线局域网产品使用的SM4密码算法——商用密码算法。
它是分组算法当中的一种，算法特点是设计简沽，结构有特点，安全高效。
数据分组长度为128比特，密钥长度为128 比特。加密算法与密钥扩展算法都采用32轮迭代结构。
SM4密码算法以字节(8位)和字(32位)作为单位进行数据处理。

SM4密码算法是对合运算，因此解密算法与加密算法的结构相同，只是轮密钥的使用顺序相反，解密轮密钥是加密轮密钥的逆序。

02、SM4基本算法 

SM4密码算法使用的基本运算为异或和循环移位。

异或：⊕，32位异或运算

循环移位：<<<i，把32位字循环左移i位

字：(32位)

03、依赖

    <!--sm4加密算法依赖--><dependency><groupId>org.bouncycastle</groupId><artifactId>bcprov-jdk15on</artifactId><version>1.59</version></dependency>

04、工具类

import java.security.Key;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.security.NoSuchProviderException;
import java.security.SecureRandom;
import java.security.Security;
import java.util.Arrays;
import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.KeyGenerator;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider;
import org.bouncycastle.pqc.math.linearalgebra.ByteUtils;/*** sm4加密算法工具类* @explain sm4加密、解密与加密结果验证 可逆算法* @Autor：jingyao*/
public class Sm4Util {static {Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());}private static final String ENCODING = "UTF-8";public static final String ALGORITHM_NAME = "SM4";// 加密算法/分组加密模式/分组填充方式// PKCS5Padding-以8个字节为一组进行分组加密// 定义分组加密模式使用：PKCS5Paddingpublic static final String ALGORITHM_NAME_ECB_PADDING = "SM4/ECB/PKCS5Padding";// 128-32位16进制；256-64位16进制public static final int DEFAULT_KEY_SIZE = 128;/*** 生成ECB暗号* @explain ECB模式（电子密码本模式：Electronic codebook）* @param algorithmName 算法名称* @param mode 模式* @param key* @return* @throws Exception*/private static Cipher generateEcbCipher(String algorithmName, int mode, byte[] key) throws Exception {Cipher cipher = Cipher.getInstance(algorithmName, BouncyCastleProvider.PROVIDER_NAME);Key sm4Key = new SecretKeySpec(key, ALGORITHM_NAME);cipher.init(mode, sm4Key);return cipher;}/*** 自动生成密钥* @explain* @return* @throws NoSuchAlgorithmException* @throws NoSuchProviderException*/public static byte[] generateKey() throws Exception {return generateKey(DEFAULT_KEY_SIZE);}//加密******************************************/*** @explain 系统产生秘钥* @param keySize* @return* @throws Exception*/public static byte[] generateKey(int keySize) throws Exception {KeyGenerator kg = KeyGenerator.getInstance(ALGORITHM_NAME, BouncyCastleProvider.PROVIDER_NAME);kg.init(keySize, new SecureRandom());return kg.generateKey().getEncoded();}/*** sm4加密* @explain 加密模式：ECB 密文长度不固定，会随着被加密字符串长度的变化而变化* @param hexKey 16进制密钥（忽略大小写）* @param paramStr 待加密字符串* @return 返回16进制的加密字符串* @throws Exception*/public static String encryptEcb(String hexKey, String paramStr) throws Exception {String cipherText = "";// 16进制字符串-->byte[]byte[] keyData = ByteUtils.fromHexString(hexKey);// String-->byte[]byte[] srcData = paramStr.getBytes(ENCODING);// 加密后的数组byte[] cipherArray = encrypt_Ecb_Padding(keyData, srcData);// byte[]-->hexStringcipherText = ByteUtils.toHexString(cipherArray);return cipherText;}/*** 加密模式之Ecb* @param key* @param data* @return* @throws Exception*/public static byte[] encrypt_Ecb_Padding(byte[] key, byte[] data) throws Exception {Cipher cipher = generateEcbCipher(ALGORITHM_NAME_ECB_PADDING, Cipher.ENCRYPT_MODE, key);//声称Ecb暗号,通过第二个参数判断加密还是解密return cipher.doFinal(data);}//解密****************************************/*** sm4解密* @explain 解密模式：采用ECB* @param hexKey 16进制密钥* @param cipherText 16进制的加密字符串（忽略大小写）* @return 解密后的字符串* @throws Exception*/public static String decryptEcb(String hexKey, String cipherText) throws Exception {// 用于接收解密后的字符串String decryptStr = "";// hexString-->byte[]byte[] keyData = ByteUtils.fromHexString(hexKey);// hexString-->byte[]byte[] cipherData = ByteUtils.fromHexString(cipherText);// 解密byte[] srcData = decrypt_Ecb_Padding(keyData, cipherData);// byte[]-->StringdecryptStr = new String(srcData, ENCODING);return decryptStr;}/*** 解密* @explain* @param key* @param cipherText* @return* @throws Exception*/public static byte[] decrypt_Ecb_Padding(byte[] key, byte[] cipherText) throws Exception {Cipher cipher = generateEcbCipher(ALGORITHM_NAME_ECB_PADDING, Cipher.DECRYPT_MODE, key);//生成Ecb暗号,通过第二个参数判断加密还是解密return cipher.doFinal(cipherText);}/*** 校验加密前后的字符串是否为同一数据* @explain* @param hexKey 16进制密钥（忽略大小写）* @param cipherText 16进制加密后的字符串* @param paramStr 加密前的字符串* @return 是否为同一数据* @throws Exception*/public static boolean verifyEcb(String hexKey, String cipherText, String paramStr) throws Exception {// 用于接收校验结果boolean flag = false;// hexString-->byte[]byte[] keyData = ByteUtils.fromHexString(hexKey);// 将16进制字符串转换成数组byte[] cipherData = ByteUtils.fromHexString(cipherText);// 解密byte[] decryptData = decrypt_Ecb_Padding(keyData, cipherData);// 将原字符串转换成byte[]byte[] srcData = paramStr.getBytes(ENCODING);// 判断2个数组是否一致flag = Arrays.equals(decryptData, srcData);return flag;}}

05、测试Demo

import com.example.mybatiseplusdemo.util.Sm4Util;public class Sm4Test {public static void main(String[] args) {try {System.out.println("开始测试SM4加密解密====================");String json = "{\"name\":\"大司命\",\"描述\":\"测试SM4加密解密\"}";System.out.println("加密前："+json);//自定义的32位16进制秘钥String key = "86C63180C2806ED1F47B859DE501215B";String cipher = Sm4Util.encryptEcb(key,json);//sm4加密System.out.println("加密后："+cipher);System.out.println("校验："+Sm4Util.verifyEcb(key,cipher,json));//校验加密前后是否为同一数据json = Sm4Util.decryptEcb(key,cipher);//解密System.out.println("解密后："+json);System.out.println("结束===================");} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}
}