国产SM4加密解密算法概念介绍

SMS4算法是在国内广泛使用的WAPI无线网络标准中使用的加密算法，是一种32轮的迭代非平衡Feistel结构的分组加密算法，其密钥长度和分组长度均为128。SMS4算法的加解密过程中使用的算法是完全相同的，唯一不同点在于该算法的解密密钥是由它的加密密钥进行逆序变换后得到的。
SMS4分组加密算法是中国无线标准中使用的分组加密算法，在2012年已经被国家商用密码管理局确定为国家密码行业标准，标准编号GM/T 0002-2012并且改名为SM4算法，与SM2椭圆曲线公钥密码算法，SM3密码杂凑算法共同作为国家密码的行业标准，在我国密码行业中有着极其重要的位置。
SMS4算法的分组长度为128bit，密钥长度也是128bit。加解密算法均采用32轮非平衡Feistel迭代结构，该结构最先出现在分组密码LOKI的密钥扩展算法中。SMS4通过32轮非线性迭代后加上一个反序变换，这样只需要解密密钥是加密密钥的逆序，就能使得解密算法与加密算法保持一致。SMS4加解密算法的结构完全相同，只是在使用轮密钥时解密密钥是加密密钥的逆序。
S盒是一种利用非线性变换构造的分组密码的一个组件，主要是为了实现分组密码过程中的混淆的特性和设计的。SMS4算法中的S盒在设计之初完全按照欧美分组密码的设计标准进行，它采用的方法是能够很好抵抗差值攻击的仿射函数逆映射复合法。

SM4加密算法应用场景

SM4常用于政府系统的数据传输加密，比如当我们前端向后台传参数的时候，可以使用此算法。对参数的数据进行加密，然后后台对加密的数据进行解密再存储到数据库中，保证数据传输过程中，不受泄露。

引入BouncyCastle组件支持

<dependency>
	<groupId>org.bouncycastle</groupId>
	<artifactId>bcprov-jdk15on</artifactId>
	<version>1.62</version>
</dependency>

SM4Utils

public class Sm4Utils {

    private static final String ENCODING = "UTF-8";
    public static final String ALGORIGTHM_NAME = "SM4";
    public static final String ALGORITHM_NAME_ECB_PADDING = "SM4/ECB/PKCS7Padding";
    public static final int DEFAULT_KEY_SIZE = 128;

    public Sm4Utils() {
    }

    static {
        Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());
    }

    /**
     *  @Description:生成ecb暗号
     */
    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, ALGORIGTHM_NAME);
        cipher.init(mode, sm4Key);
        return cipher;
    }

    /**
     *  @Description:自动生成密钥
     */
    public static byte[] generateKey() throws Exception {
        return generateKey(DEFAULT_KEY_SIZE);
    }

    public static byte[] generateKey(int keySize) throws Exception {
        KeyGenerator kg = KeyGenerator.getInstance(ALGORIGTHM_NAME, BouncyCastleProvider.PROVIDER_NAME);
        kg.init(keySize, new SecureRandom());
        return kg.generateKey().getEncoded();
    }


    /**
     *  @Description:加密
     */
    public static String encryptEcb(String hexKey, String paramStr, String charset) throws Exception {
        String cipherText = "";
        if (null != paramStr && !"".equals(paramStr)) {
            byte[] keyData = ByteUtils.fromHexString(hexKey);
            charset = charset.trim();
            if (charset.length() <= 0) {
                charset = ENCODING;
            }
            byte[] srcData = paramStr.getBytes(charset);
            byte[] cipherArray = encrypt_Ecb_Padding(keyData, srcData);
            cipherText = ByteUtils.toHexString(cipherArray);
        }
        return cipherText;
    }

    /**
     *  @Description:加密模式之ecb
     */
    public static byte[] encrypt_Ecb_Padding(byte[] key, byte[] data) throws Exception {
        Cipher cipher = generateEcbCipher(ALGORITHM_NAME_ECB_PADDING, Cipher.ENCRYPT_MODE, key);
        byte[] bs = cipher.doFinal(data);
        return bs;
    }

    /**
     *  @Description:sm4解密
     */
    public static String decryptEcb(String hexKey, String cipherText, String charset) throws Exception {
        String decryptStr = "";
        byte[] keyData = ByteUtils.fromHexString(hexKey);
        byte[] cipherData = ByteUtils.fromHexString(cipherText);
        byte[] srcData = decrypt_Ecb_Padding(keyData, cipherData);
        charset = charset.trim();
        if (charset.length() <= 0) {
            charset = ENCODING;
        }
        decryptStr = new String(srcData, charset);
        return decryptStr;
    }

    /**
     *  @Description:解密
     */
    public static byte[] decrypt_Ecb_Padding(byte[] key, byte[] cipherText) throws Exception {
        Cipher cipher = generateEcbCipher(ALGORITHM_NAME_ECB_PADDING, Cipher.DECRYPT_MODE, key);
        return cipher.doFinal(cipherText);
    }

    /**
     *  @Description:密码校验
     */
    public static boolean verifyEcb(String hexKey,String cipherText,String paramStr) throws Exception {
        boolean flag = false;
        byte[] keyData = ByteUtils.fromHexString(hexKey);
        byte[] cipherData = ByteUtils.fromHexString(cipherText);
        byte[] decryptData = decrypt_Ecb_Padding(keyData,cipherData);
        byte[] srcData = paramStr.getBytes(ENCODING);
        flag = Arrays.equals(decryptData,srcData);
        return flag;
    }

    /**
     *  @Description:测试类
    */
    public static void main(String[] args) {
        try {
            String json = "{\"name\":\"color\",\"sex\":\"man\"}";
            // 自定义的32位16进制密钥
            String key = "cc9368581322479ebf3e79348a2757d9";
            String cipher = Sm4Utils.encryptEcb(key, json,ENCODING);
            System.out.println(cipher);
            System.out.println(Sm4Utils.verifyEcb(key, cipher, json));
            json = Sm4Utils.decryptEcb(key, cipher,ENCODING);
            System.out.println(json);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

}