国密算法篇_sm4 iv

1.SM2 

        国密算法SM2是由国家密码管理局制定的一种非对称密码算法，包括SM2密钥交换、数字签名和公钥加密(非对称加密，公钥加密，私钥解密)等三部分。它基于椭圆曲线（ECC）密码理论，具有较高的安全性和效率（同RSA比较）。

2.SM4

        SM4算法是对称加密算法，国标 GB/T 32907 对 SM4 对称加密算法进行了详细描述。SM4 算法密钥长度固定为128bit，加密解密采用相同的密钥，加解密速度较快，优于AES算法。

3.SM2和SM4加密使用示例

引入jar包

<dependency>
    <groupId>cn.hutool</groupId>
    <artifactId>hutool-all</artifactId>
    <version>5.8.5</version>
</dependency>

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

public class SmEncryptUtil {
    private static final String IV = "0000000000000000";
    private static final String CHARSET_NAME = "UTF-8";
 
    static {
        Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());
    }
 
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            try {
                //测试参数
                String randomKey = "1234567812345678";
                String content = "hello world! 你好世界#~";
 
                //客户端请求
                String encryptKey = sm2Encrypt(randomKey, null);
                System.out.println("key sm2base64加密：" + encryptKey);
 
                String encryptContent = sm4Encrypt(randomKey, content, IV);
                System.out.println("content sm4base64加密：" + encryptContent);
 
                //服务端解析
                String decryptKey = sm2Decrypt(encryptKey, null);
                System.out.println("key sm2base64解密：" + decryptKey);
 
                String decryptContent = sm4Decrypt(decryptKey, encryptContent, IV);
                sm4Decrypt(decryptKey, encryptContent, IV);
                sm4Decrypt(decryptKey, encryptContent, IV);
                sm4Decrypt(decryptKey, encryptContent, IV);
                System.out.println(i + "content sm4base64解密：" + decryptContent);
            } catch (Exception ex) {
                System.out.println("加解密失败：" + ex.getMessage());
                break;
            }
        }
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("总耗时ms：" + (endTime - startTime));
    }
 
    /**
     * sm2加密
     * 1.非对称加密 加密结果每次变化 C1C3C2模式
     * C1 生成随机数的计算出的椭圆曲线点
     * C3 SM3的摘要值
     * C2 密文数据
     * 2.base64格式：在ASCII码的可显示字符上选出一个子集，来表示所有的二进制流.
     * 避免软件和硬件对于某些二进制值不兼容的情况，将二进制数转换为6bit一组的base64编码格式（a~z,A~Z,0~9,/,+），可解决该问题
     *
     * @param sourceData 需要加密的明文
     * @param publicKey  加密使用的公钥 base64格式，为空使用默认公钥
     * @return 加密后密文，base64格式
     */
    public static String sm2Encrypt(String sourceData, String publicKey) {
        if (StringUtils.isBlank(publicKey)) {
            publicKey = ResponseBuilder.GATEWAY_PUBLIC_KEY_SM2;
        }
        SM2 sm2 = SmUtil.sm2(null, publicKey);
        return sm2.encryptBase64(sourceData, StandardCharsets.UTF_8, KeyType.PublicKey);
    }
 
    /**
     * sm2解密
     *
     * @param encryptData base64格式的密文
     * @param privateKey  解密使用的私钥，base64格式，为空使用默认私钥
     * @return 解密后的明文
     */
    public static String sm2Decrypt(String encryptData, String privateKey) {
        if (StringUtils.isBlank(privateKey)) {
            privateKey = ResponseBuilder.GATEWAY_PRIVATE_KEY_SM2;
        }
        SM2 sm2 = SmUtil.sm2(privateKey, null);
        return sm2.decryptStr(encryptData, KeyType.PrivateKey, StandardCharsets.UTF_8);
    }
 
    /**
     * sm4加密
     * 对称加密 加密结果不变 SM4/CBC/PKCS7Padding iv初始向量值为0
     *
     * @param randomKey  对称加密的密钥
     * @param sourceData 待加密的明文
     * @param iv         初始向量,为空则使用默认初始向量
     * @return 加密后的密文，base64格式
     */
    public static String sm4Encrypt(String randomKey, String sourceData, String iv) {
        try {
            if (StringUtils.isBlank(iv)) {
                iv = IV;
            }
            return Base64.encodeBase64String(sm4EncryptCBC(randomKey.getBytes(CHARSET_NAME),
                    sourceData.getBytes(CHARSET_NAME), iv.getBytes(CHARSET_NAME)));
        } catch (Exception ex) {
            throw new BizException(BizRespCodeEnums.SENSITIVE_INFO_ENCRYPT_EXCEPTION.getCode(),
                    BizRespCodeEnums.SENSITIVE_INFO_ENCRYPT_EXCEPTION.getMsg() + ex.getMessage());
        }
    }
 
    /**
     * sm4解密
     *
     * @param randomKey   对称加密的密钥
     * @param encryptData 待解密的密文
     * @param iv          初始向量,为空则使用默认初始向量
     * @return 解密后的明文
     */
    public static String sm4Decrypt(String randomKey, String encryptData, String iv) {
        try {
            if (StringUtils.isBlank(iv)) {
                iv = IV;
            }
            return new String(sm4DecryptCBC(randomKey.getBytes(CHARSET_NAME),
                    Base64.decodeBase64(encryptData), iv.getBytes(CHARSET_NAME)));
        } catch (Exception ex) {
            throw new BizException(BizRespCodeEnums.SENSITIVE_INFO_DECRYPT_EXCEPTION.getCode(),
                    BizRespCodeEnums.SENSITIVE_INFO_DECRYPT_EXCEPTION.getMsg() + ex.getMessage());
        }
    }
 
    private static byte[] sm4EncryptCBC(byte[] keyBytes, byte[] plain, byte[] iv) {
        if (keyBytes.length != 16) {
            throw new RuntimeException("err key length");
        }
 
        try {
            Key key = new SecretKeySpec(keyBytes, "SM4");
            Cipher out = Cipher.getInstance("SM4/CBC/PKCS7Padding", "BC");
            IvParameterSpec ivSpec = new IvParameterSpec(iv);
            out.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key, ivSpec);
            return out.doFinal(plain);
        } catch (Exception e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }
 
    private static byte[] sm4DecryptCBC(byte[] keyBytes, byte[] cipher, byte[] iv) {
        if (keyBytes.length != 16) {
            throw new RuntimeException("err key length");
        }
 
        try {
            Key key = new SecretKeySpec(keyBytes, "SM4");
            Cipher in = Cipher.getInstance("SM4/CBC/PKCS7Padding", "BC");
            IvParameterSpec ivSpec = new IvParameterSpec(iv);
            in.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key, ivSpec);
            return in.doFinal(cipher);
        } catch (Exception e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }
}