国产SM4密码算法详解

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【转发】SM4密码算法源码接口详解

最近几天想把cryptdb的加密算法换成国产的sm4加密算法，所以花了时间研究了一下sm4的源码和基本原理，避免忘记，写下这篇博客以作记录。
先介绍一下SM4算法，SM4是我们自己国家的一个分组密码算法，是国家密码管理局于2012年发布的。网址戳→_→：http://www.cnnic.net.cn/jscx/mixbz/sm4/
具体的密码标准和算法官方有非常详尽的PDF文档以供查阅，戳→_→：http://218.241.108.63/wiki/images/2/22/SM4分组密码算法.pdf
算法的源码实现官方也有相应的示例源码，戳→_→：
http://218.241.108.63/wiki/index.php/File:Sm2_sm3_sm4_c语言实现.zip
先说说啥是分组密码算法：
分组密码算法——国际DES、国产SM4
分组密码就是将明文数据按固定长度进行分组，然后在同一密钥控制下逐组进行加密，从而将各个明文分组变换成一个等长的密文分组的密码。其中二进制明文分组的长度称为该分组密码的分组规模。
SM4密码算法的整体结构图如下：

在SM4的源代码中存在如下几个函数:
void sm4_setkey_enc(sm4_context *ctx，unsigned char key[16])
void sm4_setkey_dec(sm4_context *ctx，unsigned char key[16])
void sm4_crypt_ecb( sm4_context *ctx,int mode,int length, unsigned char *input,unsigned char *output)
void sm4_crypt_cbc( sm4_context *ctx,int mode,int length,unsigned char iv[16],unsigned char *input,unsigned char output )
static void sm4_setkey( unsigned long SK[32], unsigned char key[16] )
还有一个非常重要的结构体：sm4_context
typedef struct
{
int mode; /!< encrypt/decrypt /
unsigned long sk[32]; /!< SM4 subkeys */
}
sm4_context;
先说结构体：
sm4_context结构体中的Mode控制是加密还是解密，sk则表示子密钥，也称作轮密钥。

第一个函数： void sm4_setkey_enc(sm4_context *ctx，unsigned char key[16])
这个函数是用来设置加密密钥的，一个参数分别为sm4_context *ctx和一个key。
其内部会调用static void sm4_setkey( unsigned long SK[32], unsigned char key[16] )函数
这个函数是用来设置密钥的，这个函数内部会对当前传入的主密钥进行32轮的迭代，每次迭代的轮密钥都被存放到ctx结构中的sk数组中。
void sm4_setkey_dec(sm4_context *ctx，unsigned char key[16])函数就是解密函数，过程为上述过程的逆序过程。
第二个函数：void sm4_crypt_ecb( sm4_context *ctx,int mode,int length, unsigned char
这个函数的作用是使用ecb模式（ECB（Electronic Codebook，电码本）模式是分组密码的一种最基本的工作模式。同样，sm4_crypt_cbc函数则是使用的CBC模式，也就是分组链接模式）来对内容进行加密，内部也是一个循环，根据length的长度来进行循环，每次循环都调用sm4_one_round进行加密或者解密，到底是加密还是解密，主要是根据第二个参数Mode来进行决定。
以上就是整个SM4算法的函数简介，运用这些函数接口，我们不需要知道内部的具体实现，就可以使用sm4加密算法来对我们的数据进行加解密，十分的方便。