概述
& N; {5 [+ O2 ESM4是一种分组密码,其分组长度为128位,密钥长度为128位。该算法采用非线性迭代结构,每轮迭代包括四个基本运算:S-盒替换、行位移、列混淆和轮密钥加。SM4算法具有高的安全性和效率,适用于各种加密应用,如数据加密、通信加密等。
3 Y: ]7 E. s% |. @( q) L* dSM4算法特点和原理
& {/ K: p0 i! s$ e特点9 J9 L* D3 j8 N: m& t
分组长度为128位,密钥长度为128位。& e6 D7 t( p) S
采用非线性迭代结构,每轮迭代包括四个基本运算:S-盒替换、行位移、列混淆和轮密钥加。
P# v% _ g( G$ W' ^5 E具有高的安全性和效率。1 I5 w9 L) `( j& a! y7 k
适用于各种加密应用,如数据加密、通信加密等。6 F5 C% J! e: E. |" e8 r+ v+ M
原理
9 e& N: D. `! M( z; s; U8 S9 cSM4算法采用分组加密的方式,将明文分成若干个128位的分组,对每个分组进行加密。加密算法采用非线性迭代结构,每轮迭代包括四个基本运算:S-盒替换、行位移、列混淆和轮密钥加。具体步骤如下:
# D" s4 m+ s' B" o1 G* i* o4 q将明文分组和初始轮密钥进行异或运算。# ]8 [- B$ x; ]$ H3 J% l- `
进行S-盒替换运算,将每个字节替换成S-盒中对应的值。
! Q: g9 M/ c0 l8 ]$ V进行行位移运算,将矩阵中的每一行向左循环移位一定的位数。
2 R3 c0 {, L/ r进行列混淆运算,将矩阵中的每一列进行混淆。" f0 L! ~) i& e$ ?4 r7 b. ~
将中间结果与下一轮密钥进行异或运算。$ T( q3 Q C- f. H% u' G) I6 j, I
重复步骤2-5共31轮,得到最终的密文分组。
6 X( ^4 A7 T0 QC语言实现SM4算法' Y8 ~, f' J! \
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include "sm4.h"
int main() {
unsigned char key[16] = {0x01, 0x23, 0x45, 0x67, 0x89, 0xab, 0xcd, 0xef, 0xfe, 0xdc, 0xba, 0x98, 0x76, 0x54, 0x32, 0x10};
unsigned char plaintext[16] = {00x01, 0x23, 0x45, 0x67, 0x89, 0xab, 0xcd, 0xef, 0xfe, 0xdc, 0xba, 0x98, 0x76, 0x54, 0x32, 0x10};
unsigned char ciphertext[16];
sm4_context ctx;
sm4_setkey_enc(&ctx, key);
sm4_crypt_ecb(&ctx, 1, plaintext, ciphertext);
printf("Plaintext: ");
for (int i = 0; i < 16; i++) {
printf("%02x ", plaintext[i]);
}
printf("\n");
printf("Ciphertext: ");
for (int i = 0; i < 16; i++) {
printf("%02x ", ciphertext[i]);
}
printf("\n");
return 0;
} 在上面的代码中,我们使用了`sm4.h`头文件和`sm4.c`源文件,这些文件包含了SM4算法的实现。我们首先定义了一个16字节的密钥和明文分组,然后创建了一个SM4上下文对象`ctx`,使用`sm4_setkey_enc()`函数设置加密密钥,最后使用`sm4_crypt_ecb()`函数进行加密。加密结果保存在`ciphertext`数组中。 ) m6 s& F/ m l$ o' i/ A# S5 N
C++语言实现SM4算法% D" [6 r, u4 S* k; A0 [, `' Y9 f0 a
#include <iostream>
#include <string>
#include "sm4.h"
using namespace std;
int main() {
unsigned char key[16] = {0x01, 0x23, 0x45, 0x67, 0x89, 0xab, 0xcd, 0xef, 0xfe, 0xdc, 0xba, 0x98, 0x76, 0x54, 0x32, 0x10};
unsigned char plaintext[16] = {0x01, 0x23, 0x45, 0x67, 0x89, 0xab, 0xcd, 0xef, 0xfe, 0xdc, 0xba, 0x98, 0x76, 0x54, 0x32, 0x10};
unsigned char ciphertext[16];
sm4_context ctx;
sm4_setkey_enc(&ctx, key);
sm4_crypt_ecb(&ctx, 1, plaintext, ciphertext);
cout << "Plaintext: ";
for (int i = 0; i < 16; i++) {
cout << hex << setw(2) << setfill('0') << static_cast<int>(plaintext[i]) << " ";
}
cout << endl;
cout << "Ciphertext: ";
for (int i = 0; i < 16; i++) {
cout << hex << setw(2) << setfill('0') << static_cast<int>(ciphertext[i]) << " ";
}
cout << endl;
return 0;
} 在上面的代码中,我们使用了C++的`iostream`库和`string`库,以及`sm4.h`头文件和`sm4.c`源文件。代码的实现过程与C语言版本类似,不同的是我们使用了C++的`cout`对象来输出明文和密文。我们还使用了`hex`、`setw`和`setfill`来设置输出的格式。 |