Java中的SM4加解密

在网络通信和数据传输过程中，数据加密是非常重要的一环，它可以保障数据的机密性和安全性。而SM4加密算法是一种对称加密算法，在Java中也有相应的实现。本文将介绍如何在Java中使用SM4算法进行数据加解密操作。

什么是SM4算法

SM4算法是一种分组加密算法，也是我国国家密码管理局发布的商用密码分组加密算法。它使用128位密钥和128位分组长度，具有良好的安全性和高效性，适用于各种加密场景。SM4算法采用非线性代换、线性变换和密钥混合等方式对数据进行加密处理，具有很好的抗差分、抗线性和抗差分攻击的能力。

Java中的SM4实现

在Java中，可以使用Bouncy Castle等第三方库来实现SM4算法的加解密功能。下面是一个简单的示例代码，演示了如何使用Bouncy Castle库进行SM4算法的加解密操作。

import org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider;
import org.bouncycastle.util.encoders.Hex;
import org.bouncycastle.jcajce.provider.symmetric.AES;
import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.KeyGenerator;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.spec.IvParameterSpec;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import java.security.Provider;
import java.security.SecureRandom;
import java.security.Security;

public class SM4Utils {

    public static byte[] encrypt(byte[] key, byte[] iv, byte[] data) throws Exception {
        Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("SM4/CTR/NoPadding", "BC");
        SecretKeySpec keySpec = new SecretKeySpec(key, "SM4");
        IvParameterSpec ivSpec = new IvParameterSpec(iv);
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, keySpec, ivSpec);
        return cipher.doFinal(data);
    }

    public static byte[] decrypt(byte[] key, byte[] iv, byte[] encryptedData) throws Exception {
        Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("SM4/CTR/NoPadding", "BC");
        SecretKeySpec keySpec = new SecretKeySpec(key, "SM4");
        IvParameterSpec ivSpec = new IvParameterSpec(iv);
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, keySpec, ivSpec);
        return cipher.doFinal(encryptedData);
    }

    public static void main(String[] args) {
        try {
            byte[] key = new byte[16];
            byte[] iv = new byte[16];
            byte[] data = "Hello, SM4!".getBytes();
            byte[] encryptedData = encrypt(key, iv, data);
            byte[] decryptedData = decrypt(key, iv, encryptedData);
            System.out.println("原始数据: " + new String(data));
            System.out.println("加密后的数据: " + Hex.toHexString(encryptedData));
            System.out.println("解密后的数据: " + new String(decryptedData));
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

在上面的代码中，我们定义了一个SM4Utils类，其中包含了encrypt和decrypt方法，分别用于对数据进行加密和解密。在main方法中，我们生成了一个16字节的密钥和初始向量，并对字符串"Hello, SM4!"进行加解密操作，最后输出加解密后的结果。

SM4加解密效果展示

为了更直观地展示SM4加解密的效果，我们可以使用饼状图来显示原始数据和加密后数据的比例。

pie
    title 加解密效果展示
    "原始数据" : 50
    "加密后数据" : 50

从饼状图可以看出，原始数据和加密后数据在比例上是一样的，说明加解密操作是正确的。

SM4加解密流程

为了更清晰地展示SM4加解密的流程，我们可以使用序列图来描述整个加解密过程。

sequenceDiagram
    participant Client
    participant Server
    Client->>Server: 发送加密数据
    Server->>Server: 解密数据
    Server->>Client: 返回解密结果

序列图中展示了客户端向服务器发送加密数据，服务器解密数据