Java实现SM4加密解密算法详解

一、SM4 算法简介
SM4 是中国国家密码管理局于 2012 年发布的一种对称加密算法，属于分组密码算法。它的分组长度为 128 位（16 字节），密钥长度同样为 128 位（16 字节）。SM4 算法具有较高的安全性和性能，在国内多个领域得到广泛应用。
二、依赖库
要在 Java 中使用 SM4 算法，可借助 Bouncy Castle 库。在 Maven 项目里，需在 pom.xml 文件添加如下依赖：
xml

<dependency>   
    <groupId>org.bouncycastle</groupId>
    <artifactId>bcprov-jdk15on</artifactId>
    <version>1.70</version>
</dependency>

三、示例代码
java

import org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider;
import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.KeyGenerator;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.security.Security;
import java.util.Base64;

public class SM4Example {
    private static final String ALGORITHM_NAME = "SM4";
    private static final String ALGORITHM_MODE = "SM4/ECB/PKCS5Padding";

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

/**
 * 生成 SM4 密钥
 * @return 密钥的 Base64 编码字符串
 * @throws Exception 异常
 */
public static String generateKey() throws Exception {
    KeyGenerator kg = KeyGenerator.getInstance(ALGORITHM_NAME, "BC");
    kg.init(128);
    SecretKey secretKey = kg.generateKey();
    return Base64.getEncoder().encodeToString(secretKey.getEncoded());
}

/**
 * SM4 加密
 * @param plainText 明文
 * @param key 密钥的 Base64 编码字符串
 * @return 密文的 Base64 编码字符串
 * @throws Exception 异常
 */
public static String encrypt(String plainText, String key) throws Exception {
    byte[] keyBytes = Base64.getDecoder().decode(key);
    SecretKeySpec secretKeySpec = new SecretKeySpec(keyBytes, ALGORITHM_NAME);
    Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHM_MODE, "BC");
    cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKeySpec);
    byte[] encryptedBytes = cipher.doFinal(plainText.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
    return Base64.getEncoder().encodeToString(encryptedBytes);
}

/**
 * SM4 解密
 * @param cipherText 密文的 Base64 编码字符串
 * @param key 密钥的 Base64 编码字符串
 * @return 明文
 * @throws Exception 异常
 */
public static String decrypt(String cipherText, String key) throws Exception {
    byte[] keyBytes = Base64.getDecoder().decode(key);
    SecretKeySpec secretKeySpec = new SecretKeySpec(keyBytes, ALGORITHM_NAME);
    Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHM_MODE, "BC");
    cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKeySpec);
    byte[] cipherBytes = Base64.getDecoder().decode(cipherText);
    byte[] decryptedBytes = cipher.doFinal(cipherBytes);
    return new String(decryptedBytes, StandardCharsets.UTF_8);
}

public static void main(String[] args) {
    try {
        // 生成密钥
        String key = generateKey();
        System.out.println("生成的密钥: " + key);

        // 明文
        String plainText = "Hello, SM4!";
        System.out.println("明文: " + plainText);

        // 加密
        String cipherText = encrypt(plainText, key);
        System.out.println("密文: " + cipherText);

        // 解密
        String decryptedText = decrypt(cipherText, key);
        System.out.println("解密后的明文: " + decryptedText);
    } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

}
四、代码解释
依赖引入：借助 Bouncy Castle 库实现 SM4 算法，在代码开头添加该库的提供者。
常量定义：定义了算法名称 ALGORITHM_NAME 和算法模式 ALGORITHM_MODE。
生成密钥：generateKey 方法用于生成 128 位的 SM4 密钥，并将其转换为 Base64 编码的字符串。
加密方法：encrypt 方法接收明文和密钥，先对密钥进行 Base64 解码，再用 Cipher 类进行加密操作，最后把加密结果转换为 Base64 编码的字符串。
解密方法：decrypt 方法接收密文和密钥，对密文和密钥进行 Base64 解码，使用 Cipher 类进行解密操作，最终返回解密后的明文。
主方法：在 main 方法中，生成密钥，对明文进行加密，然后对密文进行解密，最后输出相关信息。
五、运行示例
运行上述代码，输出结果类似如下：
plaintext
生成的密钥: 8Q+J8p5J+6x6J8l7J8p5J8=
明文: Hello, SM4!
密文: 4a7j8J8l7J8p5J8=
解密后的明文: Hello, SM4!

通过上述步骤，你可以在 Java 中实现 SM4 加密解密功能。

作者：忧郁的狐狸