实现 Java SM3 算法
介绍
在这篇文章中，我将教你如何实现 Java 中的 SM3 算法。SM3 算法是一种密码散列函数，广泛应用于密码学中的消息摘要、数字签名、密钥交换等领域。下面是实现这个算法的步骤和代码示例。
算法流程
首先，让我们看一下整个算法的流程，你可以通过下面的表格来了解每个步骤的具体操作。
| 步骤 | 操作 |
|---|---|
| 1 | 初始化常量 |
| 2 | 填充数据 |
| 3 | 消息扩展 |
| 4 | 压缩函数 |
| 5 | 输出结果 |
接下来，我将详细介绍每个步骤需要做什么，并提供相应的代码示例。
步骤一：初始化常量
在这个步骤中，我们需要初始化一些常量和变量，用于后续的操作。
// 初始化常量
int[] T = new int[64];
for (int i = 0; i < 16; i++) {
T[i] = 0x79cc4519;
}
for (int i = 16; i < 64; i++) {
T[i] = 0x7a879d8a;
}
// 初始化变量
int[] V = new int[8];
for (int i = 0; i < 8; i++) {
V[i] = 0x7380166f;
}
步骤二：填充数据
在这个步骤中，我们需要对输入的数据进行填充，使其长度符合算法的要求。
// 填充数据
byte[] input = ...; // 输入的数据
int len = input.length;
int paddingLen = 64 - (len % 64);
if (paddingLen < 8) {
paddingLen += 64;
}
byte[] padding = new byte[paddingLen];
padding[0] = (byte) 0x80;
long bitLen = (long) len * 8;
for (int i = 0; i < 8; i++) {
padding[paddingLen - 1 - i] = (byte) (bitLen >>> (i * 8));
}
byte[] paddedInput = new byte[len + paddingLen];
System.arraycopy(input, 0, paddedInput, 0, len);
System.arraycopy(padding, 0, paddedInput, len, paddingLen);
步骤三：消息扩展
在这个步骤中，我们需要对填充后的数据进行消息扩展，生成一系列的消息块。
// 消息扩展
int blockCount = paddedInput.length / 64;
int[][] W = new int[blockCount][];
for (int i = 0; i < blockCount; i++) {
W[i] = new int[68];
for (int j = 0; j < 16; j++) {
W[i][j] = bytesToInt(paddedInput, i * 64 + j * 4);
}
for (int j = 16; j < 68; j++) {
W[i][j] = P1(W[i][j - 16] ^ W[i][j - 9] ^ (leftRotate(W[i][j - 3], 15))) ^ (leftRotate(W[i][j - 13], 7)) ^ W[i][j - 6];
}
}
步骤四：压缩函数
在这个步骤中，我们需要对每个消息块进行压缩函数的计算。
// 压缩函数
for (int i = 0; i < blockCount; i++) {
int[] V_tmp = V.clone();
for (int j = 0; j < 64; j++) {
int ss1 = leftRotate(leftRotate(V_tmp[0], 12) + V_tmp[4] + leftRotate(T[j], j), 7);
int ss2 = ss1 ^ leftRotate(V_tmp[0], 12);
int tt1 = FF(V_tmp[0], V_tmp[1], V_tmp[2], j) + V_tmp[3] + ss2 + W[i][j];
int tt2 = GG(V_tmp[4], V_tmp[5], V_tmp[6], j) + V_tmp[7] + ss1 + W[i][j + 
