使用国密算法进行加密

国密算法概述

国密算法是一系列由国家密码管理局认定的密码算法，包括对称加密算法（如SM1、SM4）、非对称加密算法（如SM2）、哈希算法（如SM3）等。这些算法在保障数据传输和存储安全方面发挥着重要作用。

国密算法原理

1. 对称加密算法

对称加密算法是指加密和解密使用相同密钥的加密算法。国密算法中的对称加密算法主要有SM1、SM4等。

SM1算法是一种分组密码，它采用64位的块大小和128位的密钥长度。SM1算法的设计原理包括S盒（替代盒）、轮密钥生成、轮函数等，通过多轮迭代来增强安全性。

SM4算法是一种流密码，它使用128位的密钥和128位的初始化向量（IV）。SM4的设计原理包括密钥扩展、状态更新、输出函数等，通过复杂的状态变化和输出变换来保证安全性。

2. 非对称加密算法

非对称加密算法使用一对密钥，即公钥和私钥。公钥用于加密，私钥用于解密。国密算法中的非对称加密算法主要是SM2。

SM2算法是一种椭圆曲线公钥密码算法（ECC），它基于椭圆曲线上的数学问题。SM2的设计原理包括椭圆曲线的生成、密钥对的生成、签名和验证算法等。SM2算法通过选择合适的椭圆曲线参数和优化的算法实现，来保证其安全性和效率。

3. 哈希算法

哈希算法是一种单向函数，它可以将任意长度的数据映射为固定长度的摘要。国密算法中的哈希算法是SM3。

SM3算法是一种密码散列函数，它采用Merkle-Damgård结构，具有256位的输出摘要长度。SM3的设计原理包括消息填充、迭代压缩函数、最终输出等。SM3算法通过复杂的迭代过程和变换，确保了其抗碰撞性和抗预像性。

4. 随机数生成算法

随机数在密码学中扮演着重要角色，尤其是在密钥生成和加密过程中。国密算法中的随机数生成算法主要用于生成加密过程中所需的随机数。

国密随机数生成算法的设计原理包括随机数的采集、处理和输出等步骤。它通过采集硬件噪声、软件事件等随机源，经过特定的处理和混合，生成满足密码学要求的随机数。

SpringBoot项目集成国密算法

添加依赖

<dependency>
    <groupId>org.bouncycastle</groupId>
    <artifactId>bcprov-jdk15on</artifactId>
    <version>1.68</version>
</dependency>

1. SM4对称加密

• 加密

  import javax.crypto.Cipher;
  import javax.crypto.KeyGenerator;
  import javax.crypto.SecretKey;
  import javax.crypto.spec.IvParameterSpec;
  import java.security.SecureRandom;
  
  public class SM4Encryptor {
      private static final String ALGORITHM = "SM4";
  
      public static byte[] encrypt(byte[] data, byte[] key, byte[] iv) throws Exception {
          SecureRandom random = new SecureRandom();
          SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(key, ALGORITHM);
          Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHM);
          IvParameterSpec ivSpec = new IvParameterSpec(iv);
          cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey, ivSpec);
          return cipher.doFinal(data);
      }
  }
  

• 解密

  public static byte[] decrypt(byte[] data, byte[] key, byte[] iv) throws Exception {
      // 同加密过程，仅将 Cipher 的初始化模式改为 Cipher.DECRYPT_MODE
  }
  

2. SM2非对称加密

• 公钥加密

  public static byte[] encryptWithPublicKey(byte[] data, PublicKey publicKey) throws Exception {
      Cipher cipher = Cipher.getInstance("SM2");
      cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey);
      return cipher.doFinal(data);
  }
  

• 私钥解密

  public static byte[] decryptWithPrivateKey(byte[] data, PrivateKey privateKey) throws Exception {
      // 同公钥加密过程，仅将 Cipher 的初始化模式改为 Cipher.DECRYPT_MODE
  }
  

使用Hutool封装工具类

添加Hutool依赖

<dependency>
    <groupId>cn.hutool</groupId>
    <artifactId>hutool-all</artifactId>
    <version>5.7.16</version>
</dependency>

1. 使用Hutool进行SM4加密解密

import cn.hutool.crypto.symmetric.SM4;

public class HutoolSM4Encryptor {
    private static final SM4 sm4 = new SM4("your-key");

    public static byte[] encrypt(byte[] data) {
        return sm4.encrypt(data);
    }

    public static byte[] decrypt(byte[] data) {
        return sm4.decrypt(data);
    }
}

2. 使用Hutool进行SM2加密解密

import cn.hutool.crypto.asymmetric.SM2;

public class HutoolSM2Encryptor {
    private static final SM2 sm2 = new SM2();

    public static void initKeys() {
        sm2.initKeyPair("your-private-key", "your-public-key");
    }

    public static byte[] encrypt(byte[] data) {
        return sm2.encrypt(data);
    }

    public static byte[] decrypt(byte[] data) {
        return sm2.decrypt(data);
    }
}