国密算法及其Java实现
引言
国密算法是指中国国家商用密码算法，包括SM1、SM2、SM3和SM4等。这些算法在信息安全、金融、电子商务等领域得到了广泛应用。本文将介绍国密算法的基本概念，并以Java代码为例，展示如何实现其中的SM4算法，最后附上相关的流程图和状态图。
国密算法简介
- SM1：对称密码算法，主要用于数据加密。
- SM2：基于椭圆曲线的公钥密码算法，广泛应用于数字签名和密钥交换。
- SM3：哈希算法，常用于数字签名和消息认证。
- SM4：对称加密算法，数据块长度为128位，是应用最广泛的国密算法之一。
本文将重点聚焦在SM4算法上，它是一种分组加密算法，采用32轮的Feistel结构，支持128位的密钥长度。
SM4算法实现
Java代码示例
以下是一个简单的SM4算法Java实现示例。在实际应用中，建议使用成熟的加密库。
import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
public class SM4Example {
private static final String ALGORITHM = "SM4"; // 使用SM4算法
private static final String TRANSFORMATION = "SM4/ECB/PKCS5PADDING"; // 变换模式
// 加密
public static byte[] encrypt(byte[] key, byte[] input) throws Exception {
SecretKeySpec secretKey = new SecretKeySpec(key, ALGORITHM);
Cipher cipher = Cipher.getInstance(TRANSFORMATION);
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey);
return cipher.doFinal(input);
}
// 解密
public static byte[] decrypt(byte[] key, byte[] input) throws Exception {
SecretKeySpec secretKey = new SecretKeySpec(key, ALGORITHM);
Cipher cipher = Cipher.getInstance(TRANSFORMATION);
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey);
return cipher.doFinal(input);
}
public static void main(String[] args) {
try {
byte[] key = "0123456789abcdef".getBytes(); // 16字节的密钥
byte[] data = "Hello, World!".getBytes(); // 需要加密的数据
// 加密
byte[] encryptedData = encrypt(key, data);
System.out.println("Encrypted: " + bytesToHex(encryptedData));
// 解密
byte[] decryptedData = decrypt(key, encryptedData);
System.out.println("Decrypted: " + new String(decryptedData));
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
private static String bytesToHex(byte[] bytes) {
StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (byte b : bytes) {
sb.append(String.format("%02x", b));
}
return sb.toString();
}
}
代码说明
- 加密与解密方法：使用
Cipher类来进行加密和解密操作。 - 密钥：本示例中使用的是固定的16字节密钥，实际应用中需要保证密钥的安全性。
- 输出：通过
bytesToHex方法将字节数组转为16进制字符串，方便查看。
流程图
接下来，我们使用Mermaid语法绘制一个简单的流程图，展示SM4加密和解密的基本过程。
flowchart TD
A[开始] --> B{是否执行加密?}
B -->|是| C[执行加密]
B -->|否| D[执行解密]
C --> E[输出加密结果]
D --> F[输出解密结果]
E --> G[结束]
F --> G
状态图
下面是展示SM4加密和解密过程的状态图。
stateDiagram
[*] --> Idle
Idle --> Encrypting: Start Encryption
Encrypting --> Encrypted: Encryption Complete
Encrypted --> Idle: Decrypt
Idle --> Decrypting: Start Decryption
Decrypting --> Decrypted: Decryption Complete
Decrypted --> Idle
结论
国密算法在保护数据安全方面发挥着重要作用，尤其是在涉及国家安全和金融安全的领域。通过本文提供的Java代码示例，我们可以初步了解如何实现SM4算法的加密与解密。为了提升安全性，建议开发者在实际应用中使用成熟的加密库，而不是自行实现加密算法。同时，了解加密算法的原理和使用场景，对于提升信息安全意识也具有积极作用。希望本文能够帮助读者在国密算法的学习和应用上迈出第一步。
