SM4加密算法实现Java和C#相互加密解密
近期由于项目需要使用SM4对数据进行加密，然后传给Java后台，Java后台使用的也是SM4的加密算法但是就是解密不正确，经过一步步调试发现Java中好多数据类型与C#的相同的数据类型是存在不同的比如：byte在Java中范围是-127~128，而C#中的范围是0~255，这就导致使用C#的加密的明文产生的密文到Java中解密不正确。再一次偶尔的上网中看到了这篇文章 个人做了个例子果然可以，哎哎哎发现了新大陆，哈哈哈哈^_^，然后就按照这个思路，既然C#和Java之间不能相互加密解密，那就让他们使用同一个语言进行加密解密，就是加密和解密都是用C#就可以完美的解决了。
C#SM4加密代码
下面详细解释各个类。首先以管理员打开VS（我使用的是VS2015），首先要下载一个dll包——BouncyCastle.Crypto.dll，并将此dll引用到项目中
Sm4类代码如下：
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
namespace SM4
{
public class Sm4
{
public const int SM4_ENCRYPT = 1;
public const int SM4_DECRYPT = 0;
private long GET_ULONG_BE(byte【】 b, int i)
{
long n = (long)(b【i】 & 0xff) [ 24 | (long)((b【i + 1】 & 0xff) [ 16) | (long)((b【i + 2】 & 0xff) [ 8) | (long)(b【i + 3】 & 0xff) & 0xffffffffL;
return n;
}
private void PUT_ULONG_BE(long n, byte【】 b, int i)
{
b【i】 = (byte)(int)(0xFF & n ] 24);
b【i + 1】 = (byte)(int)(0xFF & n ] 16);
b【i + 2】 = (byte)(int)(0xFF & n ] 8);
b【i + 3】 = (byte)(int)(0xFF & n);
}
private long SHL(long x, int n)
{
return (x & 0xFFFFFFFF) [ n;
}
private long ROTL(long x, int n)
{
return SHL(x, n) | x ] (32 - n);
}
private void SWAP(long【】 sk, int i)
{
long t = sk【i】;
sk【i】 = sk【(31 - i)】;
sk【(31 - i)】 = t;
}
public byte【】 SboxTable = new byte【】 { (byte) 0xd6, (byte) 0x90, (byte) 0xe9, (byte) 0xfe,
(byte) 0xcc, (byte) 0xe1, 0x3d, (byte) 0xb7, 0x16, (byte) 0xb6,
0x14, (byte) 0xc2, 0x28, (byte) 0xfb, 0x2c, 0x05, 0x2b, 0x67,
(byte) 0x9a, 0x76, 0x2a, (byte) 0xbe, 0x04, (byte) 0xc3,
(byte) 0xaa, 0x44, 0x13, 0x26, 0x49, (byte) 0x86, 0x06,
(byte) 0x99, (byte) 0x9c, 0x42, 0x50, (byte) 0xf4, (byte) 0x91,
(byte) 0xef, (byte) 0x98, 0x7a, 0x33, 0x54, 0x0b, 0x43,
(byte) 0xed, (byte) 0xcf, (byte) 0xac, 0x62, (byte) 0xe4,
(byte) 0xb3, 0x1c, (byte) 0xa9, (byte) 0xc9, 0x08, (byte) 0xe8,
(byte) 0x95, (byte) 0x80, (byte) 0xdf, (byte) 0x94, (byte) 0xfa,
0x75, (byte) 0x8f, 0x3f, (byte) 0xa6, 0x47, 0x07, (byte) 0xa7,
(byte) 0xfc, (byte) 0xf3, 0x73, 0x17, (byte) 0xba, (byte) 0x83,
0x59, 0x3c, 0x19, (byte) 0xe6, (byte) 0x85, 0x4f, (byte) 0xa8,
0x68, 0x6b, (byte) 0x81, (byte) 0xb2, 0x71, 0x64, (byte) 0xda,
(byte) 0x8b, (byte) 0xf8, (byte) 0xeb, 0x0f, 0x4b, 0x70, 0x56,
(byte) 0x9d, 0x35, 0x1e, 0x24, 0x0e, 0x5e, 0x63, 0x58, (byte) 0xd1,
(byte) 0xa2, 0x25, 0x22, 0x7c, 0x3b, 0x01, 0x21, 0x78, (byte) 0x87,
(byte) 0xd4, 0x00, 0x46, 0x57, (byte) 0x9f, (byte) 0xd3, 0x27,
0x52, 0x4c, 0x36, 0x02, (byte) 0xe7, (byte) 0xa0, (byte) 0xc4,
(byte) 0xc8, (byte) 0x9e, (byte) 0xea, (byte) 0xbf, (byte) 0x8a,
(byte) 0xd2, 0x40, (byte) 0xc7, 0x38, (byte) 0xb5, (byte) 0xa3,
(byte) 0xf7, (byte) 0xf2, (byte) 0xce, (byte) 0xf9, 0x61, 0x15,
(byte) 0xa1, (byte) 0xe0, (byte) 0xae, 0x5d, (byte) 0xa4,
(byte) 0x9b, 0x34, 0x1a, 0x55, (byte) 0xad, (byte) 0x93, 0x32,
0x30, (byte) 0xf5, (byte) 0x8c, (byte) 0xb1, (byte) 0xe3, 0x1d,
(byte) 0xf6, (byte) 0xe2, 0x2e, (byte) 0x82, 0x66, (byte) 0xca,
0x60, (byte) 0xc0, 0x29, 0x23, (byte) 0xab, 0x0d, 0x53, 0x4e, 0x6f,
(byte) 0xd5, (byte) 0xdb, 0x37, 0x45, (byte) 0xde, (byte) 0xfd,
(byte) 0x8e, 0x2f, 0x03, (byte) 0xff, 0x6a, 0x72, 0x6d, 0x6c, 0x5b,
0x51, (byte) 0x8d, 0x1b, (byte) 0xaf, (byte) 0x92, (byte) 0xbb,
(byte) 0xdd, (byte) 0xbc, 0x7f, 0x11, (byte) 0xd9, 0x5c, 0x41,
0x1f, 0x10, 0x5a, (byte) 0xd8, 0x0a, (byte) 0xc1, 0x31,
(byte) 0x88, (byte) 0xa5, (byte) 0xcd, 0x7b, (byte) 0xbd, 0x2d,
0x74, (byte) 0xd0, 0x12, (byte) 0xb8, (byte) 0xe5, (byte) 0xb4,
(byte) 0xb0, (byte) 0x89, 0x69, (byte) 0x97, 0x4a, 0x0c,
(byte) 0x96, 0x77, 0x7e, 0x65, (byte) 0xb9, (byte) 0xf1, 0x09,
(byte) 0xc5, 0x6e, (byte) 0xc6, (byte) 0x84, 0x18, (byte) 0xf0,
0x7d, (byte) 0xec, 0x3a, (byte) 0xdc, 0x4d, 0x20, 0x79,
(byte) 0xee, 0x5f, 0x3e, (byte) 0xd7, (byte) 0xcb, 0x39, 0x48 };
public uint【】 FK = { 0xa3b1bac6, 0x56aa3350, 0x677d9197, 0xb27022dc };
public uint【】 CK = { 0x00070e15,0x1c232a31,0x383f464d,0x545b6269,
0x70777e85,0x8c939aa1,0xa8afb6bd,0xc4cbd2d9,
0xe0e7eef5,0xfc030a11,0x181f262d,0x343b4249,
0x50575e65,0x6c737a81,0x888f969d,0xa4abb2b9,
0xc0c7ced5,0xdce3eaf1,0xf8ff060d,0x141b2229,
0x30373e45,0x4c535a61,0x686f767d,0x848b9299,
0xa0a7aeb5,0xbcc3cad1,0xd8dfe6ed,0xf4fb0209,
0x10171e25,0x2c333a41,0x484f565d,0x646b7279 };
private byte sm4Sbox(byte inch)
{
int i = inch & 0xFF;
byte retVal = SboxTable【i】;
return retVal;
}
private long sm4Lt(long ka)
{
long bb = 0L;
long c = 0L;
byte【】 a = new byte【4】;
byte【】 b = new byte【4】;
PUT_ULONG_BE(ka, a, 0);
b【0】 = sm4Sbox(a【0】);
b【1】 = sm4Sbox(a【1】);
b【2】 = sm4Sbox(a【2】);
b【3】 = sm4Sbox(a【3】);
bb = GET_ULONG_BE(b, 0);
c = bb ^ ROTL(bb, 2) ^ ROTL(bb, 10) ^ ROTL(bb, 18) ^ ROTL(bb, 24);
return c;
}
private long sm4F(long x0, long x1, long x2, long x3, long rk)
{
return x0 ^ sm4Lt(x1 ^ x2 ^ x3 ^ rk);
}
private long sm4CalciRK(long ka)
{
long bb = 0L;
long rk = 0L;
byte【】 a = new byte【4】;
byte【】 b = new byte【4】;
PUT_ULONG_BE(ka, a, 0);
b【0】 = sm4Sbox(a【0】);
b【1】 = sm4Sbox(a【1】);
b【2】 = sm4Sbox(a【2】);
b【3】 = sm4Sbox(a【3】);
bb = GET_ULONG_BE(b, 0);
rk = bb ^ ROTL(bb, 13) ^ ROTL(bb, 23);
return rk;
}
private void sm4_setkey(long【】 SK, byte【】 key)
{
long【】 MK = new long【4】;
long【】 k = new long【36】;
int i = 0;
MK【0】 = GET_ULONG_BE(key, 0);
MK【1】 = GET_ULONG_BE(key, 4);
MK【2】 = GET_ULONG_BE(key, 8);
MK【3】 = GET_ULONG_BE(key, 12);
k【0】 = MK【0】 ^ (long)FK【0】;
k【1】 = MK【1】 ^ (long)FK【1】;
k【2】 = MK【2】 ^ (long)FK【2】;
k【3】 = MK【3】 ^ (long)FK【3】;
for (; i < 32; i++)
{
k【(i + 4)】 = (k【i】 ^ sm4CalciRK(k【(i + 1)】 ^ k【(i + 2)】 ^ k【(i + 3)】 ^ (long)CK【i】));
SK【i】 = k【(i + 4)】;
}
}
private void sm4_one_round(long【】 sk, byte【】 input, byte【】 output)
{
int i = 0;
long【】 ulbuf = new long【36】;
ulbuf【0】 = GET_ULONG_BE(input, 0);
ulbuf【1】 = GET_ULONG_BE(input, 4);
ulbuf【2】 = GET_ULONG_BE(input, 8);
ulbuf【3】 = GET_ULONG_BE(input, 12);
while (i < 32)
{
ulbuf【(i + 4)】 = sm4F(ulbuf【i】, ulbuf【(i + 1)】, ulbuf【(i + 2)】, ulbuf【(i + 3)】, sk【i】);
i++;
}
PUT_ULONG_BE(ulbuf【35】, output, 0);
PUT_ULONG_BE(ulbuf【34】, output, 4);
PUT_ULONG_BE(ulbuf【33】, output, 8);
PUT_ULONG_BE(ulbuf【32】, output, 12);
}
private byte【】 padding(byte【】 input, int mode)
{
if (input == null)
{
return null;
}
byte【】 ret = (byte【】)null;
if (mode == SM4_ENCRYPT)
{
//代码效果参考：http://hnjlyzjd.com/hw/wz_24673.html
int p = 16 - input.Length % 16;ret = new byte【input.Length + p】;
Array.Copy(input, 0, ret, 0, input.Length);
for (int i = 0; i < p; i++)
{
ret【input.Length + i】 = (byte)p;
}
}
else
{
int p = input【input.Length - 1】;
ret = new byte【input.Length - p】;
Array.Copy(input, 0, ret, 0, input.Length - p);
}
return ret;
}
public void sm4_setkey_enc(Sm4Context ctx, byte【】 key)
{
ctx.mode = SM4_ENCRYPT;
sm4_setkey(ctx.sk, key);
}
public void sm4_setkey_dec(Sm4Context ctx, byte【】 key)
{
int i = 0;
ctx.mode = SM4_DECRYPT;
sm4_setkey(ctx.sk, key);
for (i = 0; i < 16; i++)
{
SWAP(ctx.sk, i);
}
}
public byte【】 sm4_crypt_ecb(Sm4Context ctx, byte【】 input)
{
if ((ctx.isPadding) && (ctx.mode == SM4_ENCRYPT))
{
input = padding(input, SM4_ENCRYPT);
}
int length = input.Length;
byte【】 bins = new byte【length】;
Array.Copy(input, 0, bins, 0, length);
byte【】 bous = new byte【length】;
for (int i = 0; length > 0; length -= 16, i++)
{
byte【】 inBytes = new byte【16】;
byte【】 outBytes = new byte【16】;
Array.Copy(bins, i 16, inBytes, 0, length > 16 ? 16 : length);
sm4_one_round(ctx.sk, inBytes, outBytes);
Array.Copy(outBytes, 0, bous, i 16, length > 16 ? 16 : length);
}
if (ctx.isPadding && ctx.mode == SM4_DECRYPT)
{
bous = padding(bous, SM4_DECRYPT);
}
return bous;
}
public byte【】 sm4_crypt_cbc(Sm4Context ctx, byte【】 iv, byte【】 input)
{
if (ctx.isPadding && ctx.mode == SM4_ENCRYPT)
{
input = padding(input, SM4_ENCRYPT);
}
int i = 0;
int length = input.Length;
byte【】 bins = new byte【length】;
Array.Copy(input, 0, bins, 0, length);
byte【】 bous = null;
List bousList = new List();
if (ctx.mode == SM4_ENCRYPT)
{
for (int j = 0; length > 0; length -= 16, j++)
{
byte【】 inBytes = new byte【16】;
byte【】 outBytes = new byte【16】;
byte【】 out1 = new byte【16】;
Array.Copy(bins, i 16, inBytes, 0, length > 16 ? 16 : length);
for (i = 0; i < 16; i++)
{
outBytes【i】 = ((byte)(inBytes【i】 ^ iv【i】));
}
sm4_one_round(ctx.sk, outBytes, out1);
Array.Copy(out1, 0, iv, 0, 16);
for (int k = 0; k < 16; k++)
{
bousList.Add(out1【k】);
}
}
}
else
{
byte【】 temp = new byte【16】;
for (int j = 0; length > 0; length -= 16, j++)
{
byte【】 inBytes = new byte【16】;
byte【】 outBytes = new byte【16】;
byte【】 out1 = new byte【16】;
Array.Copy(bins, i 16, inBytes, 0, length > 16 ? 16 : length);
Array.Copy(inBytes, 0, temp, 0, 16);
sm4_one_round(ctx.sk, inBytes, outBytes);
for (i = 0; i < 16; i++)
{
out1【i】 = ((byte)(outBytes【i】 ^ iv【i】));
}
Array.Copy(temp, 0, iv, 0, 16);
for (int k = 0; k < 16; k++)
{
bousList.Add(out1【k】);
}
}
}
if (ctx.isPadding && ctx.mode == SM4_DECRYPT)
{
bous = padding(bousList.ToArray(), SM4_DECRYPT);
return bous;
}
else
{
return bousList.ToArray();
}
}
}
}
Sm4Context类如下：
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
namespace SM4
{
public class Sm4Context
{
public int mode;
public long【】 sk;
public bool isPadding;
public Sm4Context()
{
this.mode = 1;
this.isPadding = true;
this.sk = new long【32】;
}
}
}
MainSm4类是SM4的访问函数如下
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using Org.BouncyCastle.Utilities.Encoders;
namespace SM4
{
public class MainSm4
{
///
/// 加密ECB模式
///
///
密钥
///
明文是否是十六进制
///
明文
/// 返回密文
public String Encrypt_ECB(String secretKey,bool hexString, String plainText)
{
Sm4Context ctx = new Sm4Context();
ctx.isPadding = true;
ctx.mode = Sm4.SM4_ENCRYPT;
byte【】 keyBytes;
if (hexString)
{
keyBytes = Hex.Decode(secretKey);
}
else
{
keyBytes = Encoding.Default.GetBytes(secretKey);
}
Sm4 sm4 = new Sm4();
sm4.sm4_setkey_enc(ctx, keyBytes);
byte【】 encrypted = sm4.sm4_crypt_ecb(ctx, Encoding.Default.GetBytes(plainText));
String cipherText = Encoding.Default.GetString(Hex.Encode(encrypted));
return cipherText;
}
///
/// 解密ECB模式
///
///
密钥
///
明文是否是十六进制
///
密文
/// 返回明文
public String Decrypt_ECB(String secretKey, bool hexString, String cipherText)
{
Sm4Context ctx = new Sm4Context();
ctx.isPadding = true;
ctx.mode = Sm4.SM4_DECRYPT;
byte【】 keyBytes;
if (hexString)
{
keyBytes = Hex.Decode(secretKey);
}
else
{
keyBytes = Encoding.Default.GetBytes(secretKey);
}
Sm4 sm4 = new Sm4();
sm4.sm4_setkey_dec(ctx, keyBytes);
byte【】 decrypted = sm4.sm4_crypt_ecb(ctx, Hex.Decode(cipherText));
return Encoding.Default.GetString(decrypted);
}
///
/// 加密CBC模式
///
///
密钥
///
明文是否是十六进制
///
///
明文
/// 返回密文
public String Encrypt_CBC(String secretKey, bool hexString,string iv, String plainText)
{
Sm4Context ctx = new Sm4Context();
ctx.isPadding = true;
ctx.mode = Sm4.SM4_ENCRYPT;
byte【】 keyBytes;
byte【】 ivBytes;
if (hexString)
{
keyBytes = Hex.Decode(secretKey);
ivBytes = Hex.Decode(iv);
}
else
{
keyBytes = Encoding.Default.GetBytes(secretKey);
ivBytes = Encoding.Default.GetBytes(iv);
}
Sm4 sm4 = new Sm4();
sm4.sm4_setkey_enc(ctx, keyBytes);
byte【】 encrypted = sm4.sm4_crypt_cbc(ctx, ivBytes, Encoding.Default.GetBytes(plainText));
String cipherText = Encoding.Default.GetString(Hex.Encode(encrypted));
return cipherText;
}
///
/// 解密CBC模式
///
///
密钥
///
明文是否是十六进制
///
///
密文
/// 返回明文
public String Decrypt_CBC(String secretKey, bool hexString, string iv, String cipherText)
{
Sm4Context ctx = new Sm4Context();
ctx.isPadding = true;
ctx.mode = Sm4.SM4_DECRYPT;
byte【】 keyBytes;
byte【】 ivBytes;
if (hexString)
{
keyBytes = Hex.Decode(secretKey);
ivBytes = Hex.Decode(iv);
}
else
{
keyBytes = Encoding.Default.GetBytes(secretKey);
ivBytes = Encoding.Default.GetBytes(iv);
}
Sm4 sm4 = new Sm4();
sm4.sm4_setkey_dec(ctx, keyBytes);
byte【】 decrypted = sm4.sm4_crypt_cbc(ctx, ivBytes, Hex.Decode(cipherText));
return Encoding.Default.GetString(decrypted);
}
}
}
设置一下项目，项目右击点属性，
<img src="" alt="" class="m
