SM3加密与解密校验
Posted 猿猴一号(lxd)
tags:
篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了SM3加密与解密校验相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
SM3密码杂凑算法是中国国家密码管理局2010年公布的中国商用密码杂凑算法标准。具体算法标准原始文本参见参考文献[1]。该算法于2012年发布为密码行业标准(GM/T 0004-2012)，2016年发布为国家密码杂凑算法标准(GB/T 32905-2016)。
SM3适用于商用密码应用中的数字签名和验证，是在[SHA-256]基础上改进实现的一种算法，其安全性和SHA-256相当。SM3和MD5的迭代过程类似，也采用Merkle-Damgard结构。消息分组长度为512位，摘要值长度为256位。
整个算法的执行过程可以概括成四个步骤：消息填充、消息扩展、迭代压缩、输出结果。
消息填充
SM3的消息扩展步骤是以512位的数据分组作为输入的。因此，我们需要在一开始就把数据长度填充至512位的倍数。数据填充规则和MD5一样，具体步骤如下：
1、先填充一个“1”，后面加上k个“0”。其中k是满足(n+1+k) mod 512 = 448的最小正整数。
2、追加64位的数据长度（bit为单位，大端序存放1。观察算法标准原文附录A运算示例可以推知。）
消息扩展
SM3的迭代压缩步骤没有直接使用数据分组进行运算，而是使用这个步骤产生的132个消息字。（一个消息字的长度为32位/4个字节/8个16j进制数字）概括来说，先将一个512位数据分组划分为16个消息字，并且作为生成的132个消息字的前16个。再用这16个消息字递推生成剩余的116个消息字。
迭代压缩
SM3的迭代过程和MD5类似，也是Merkle-Damgard结构。但和MD5不同的是，SM3使用消息扩展得到的消息字进行运算。这个迭代过程可以用这幅图表示：
初值IV被放在A、B、C、D、E、F、G、H八个32位变量中，其具体数值参见参考文献[1]。整个算法中最核心、也最复杂的地方就在于压缩函数。压缩函数将这八个变量进行64轮相同的计算，一轮的计算过程如下图所示：
图中不同的数据流向用不同颜色的箭头表示。
最后，再将计算完成的A、B、C、D、E、F、G、H和原来的A、B、C、D、E、F、G、H分别进行异或，就是压缩函数的输出。这个输出再作为下一次调用压缩函数时的初值。依次类推，直到用完最后一组132个消息字为止。
输出结果
将得到的A、B、C、D、E、F、G、H八个变量拼接输出，就是SM3算法的输出。
JAVA实现SM3加密与校验
- 导入Maven依赖
<!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.bouncycastle/bcprov-jdk15on -->
<dependency>
<groupId>org.bouncycastle</groupId>
<artifactId>bcprov-jdk15on</artifactId>
<version>1.70</version>
</dependency>
- SM3Utils
private static final String ENCODING = "UTF-8";
/**
* 加密
*
* @param src 明文
* @param key 密钥
* @return
* @throws Exception
*/
public static String encrypt(String src, String key) throws Exception
return ByteUtils.toHexString(getEncryptByKey(src, key));
/**
* SM3加密方式之： 根据自定义密钥进行加密，返回加密后长度为32位的16进制字符串
*
* @param src 源数据
* @param key 密钥
* @return 加密后长度为32位的16进制字符串
* @throws Exception
*/
public static byte[] getEncryptByKey(String src, String key) throws Exception
byte[] srcByte = src.getBytes(ENCODING);
byte[] keyByte = key.getBytes(ENCODING);
KeyParameter keyParameter = new KeyParameter(keyByte);
SM3Digest sm3 = new SM3Digest();
HMac hMac = new HMac(sm3);
hMac.init(keyParameter);
hMac.update(srcByte, 0, srcByte.length);
byte[] result = new byte[hMac.getMacSize()];
hMac.doFinal(result, 0);
return result;
/**
* 利用源数据+密钥校验与密文是否一致
*
* @param src 源数据
* @param key 密钥
* @param sm3HexStr 密文
* @return
* @throws Exception
*/
public static boolean verify(String src, String key, String sm3HexStr) throws Exception
byte[] sm3HashCode = ByteUtils.fromHexString(sm3HexStr);
byte[] newHashCode = getEncryptByKey(src, key);
return Arrays.equals(newHashCode, sm3HashCode);
/**
* SM3加密方式之：不提供密钥的方式 SM3加密，返回加密后长度为64位的16进制字符串
*
* @param src 明文
* @return 加密后长度为64位的16进制字符串
*/
public static String encrypt(String src)
return ByteUtils.toHexString(getEncryptBySrcByte(src.getBytes()));
/**
* 返回长度为32位的加密后的byte数组
*
* @param srcByte
* @return
*/
public static byte[] getEncryptBySrcByte(byte[] srcByte)
SM3Digest sm3 = new SM3Digest();
sm3.update(srcByte, 0, srcByte.length);
byte[] encryptByte = new byte[sm3.getDigestSize()];
sm3.doFinal(encryptByte, 0);
return encryptByte;
/**
* 校验源数据与加密数据是否一致
*
* @param src 源数据
* @param sm3HexStr 16进制的加密数据
* @return
* @throws Exception
*/
public static boolean verify(String src, String sm3HexStr) throws Exception
byte[] sm3HashCode = ByteUtils.fromHexString(sm3HexStr);
byte[] newHashCode = getEncryptBySrcByte(src.getBytes(ENCODING));
return Arrays.equals(newHashCode, sm3HashCode);
public static void main(String[] args) throws Exception
String srcStr = "今天天气很晴朗";
String key = "zjqzjq";
// ******************************自定义密钥加密及校验*****************************************
String hexStrByKey = SM3Utils.encrypt(srcStr, key);
System.out.println("带密钥加密后的密文：" + hexStrByKey);
System.out.println("明文(带密钥)与密文校验结果：" + SM3Utils.verify(srcStr, key, hexStrByKey));
// ******************************无密钥的加密及校验******************************************
String hexStrNoKey = SM3Utils.encrypt(srcStr);
System.out.println("不带密钥加密后的密文：" + hexStrNoKey);
System.out.println("明文(不带密钥)与密文校验结果：" + SM3Utils.verify(srcStr, hexStrNoKey));
注：SM3算法的实现
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.math.BigInteger;
import java.util.Arrays;
import ltd.snowland.utils.NumberTool;
import ltd.snowland.utils.StreamTool;
/**
* SM3杂凑算法实现
*
* @author Potato
*
*/
public class SM3
private static char[] hexDigits = '0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9', 'A', 'B', 'C', 'D', 'E',
'F' ;
private static final String ivHexStr = "7380166f 4914b2b9 172442d7 da8a0600 a96f30bc 163138aa e38dee4d b0fb0e4e";
private static final BigInteger IV = new BigInteger(ivHexStr.replaceAll(" ", ""), 16);
private static final Integer Tj15 = Integer.valueOf("79cc4519", 16);
private static final Integer Tj63 = Integer.valueOf("7a879d8a", 16);
private static final byte[] FirstPadding = (byte) 0x80 ;
private static final byte[] ZeroPadding = (byte) 0x00 ;
private static int T(int j)
if (j >= 0 && j <= 15)
return Tj15.intValue();
else if (j >= 16 && j <= 63)
return Tj63.intValue();
else
throw new RuntimeException("data invalid");
private static Integer FF(Integer x, Integer y, Integer z, int j)
if (j >= 0 && j <= 15)
return Integer.valueOf(x.intValue() ^ y.intValue() ^ z.intValue());
else if (j >= 16 && j <= 63)
return Integer.valueOf(
(x.intValue() & y.intValue()) | (x.intValue() & z.intValue()) | (y.intValue() & z.intValue()));
else
throw new RuntimeException("data invalid");
private static Integer GG(Integer x, Integer y, Integer z, int j)
if (j >= 0 && j <= 15)
return Integer.valueOf(x.intValue() ^ y.intValue() ^ z.intValue());
else if (j >= 16 && j <= 63)
return Integer.valueOf((x.intValue() & y.intValue()) | (~x.intValue() & z.intValue()));
else
throw new RuntimeException("data invalid");
private static Integer P0(Integer x)
return Integer
.valueOf(x.intValue() ^ Integer.rotateLeft(x.intValue(), 9) ^ Integer.rotateLeft(x.intValue(), 17));
private static Integer P1(Integer x)
return Integer
.valueOf(x.intValue() ^ Integer.rotateLeft(x.intValue(), 15) ^ Integer.rotateLeft(x.intValue(), 23));
private static byte[] padding(byte[] source) throws IOException
if (source.length >= 0x2000000000000000l)
throw new RuntimeException("src data invalid.");
long l = source.length * 8;
long k = 448 - (l + 1) % 512;
if (k < 0)
k = k + 512;
ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
baos.write(source);
baos.write(FirstPadding);
long i = k - 7;
while (i > 0)
baos.write(ZeroPadding);
i -= 8;
baos.write(long2bytes(l));
return baos.toByteArray();
private static byte[] long2bytes(long l)
byte[] bytes = new byte[8];
for (int i = 0; i < 8; i++)
bytes[i] = (byte) (l >>> ((7 - i) * 8));
return bytes;
public static byte[] hash(byte[] source) throws IOException
byte[] m1 = padding(source);
int n = m1.length / (512 / 8);
byte[] b;
byte[] vi = IV.toByteArray();
byte[] vi1 = null;
for (int i = 0; i < n; i++)
b = Arrays.copyOfRange(m1, i * 64, (i + 1) * 64);
vi1 = CF(vi, b);
vi = vi1;
return vi1;
public static byte[] hash(String source) throws Exception
return hash(source.getBytes());
public static byte[] hash(File file) throws Exception
if (file.exists())
InputStream inStream = new FileInputStream(file);
return hash(StreamTool.readInputStream2ByteArray(inStream));
else
throw new FileNotFoundException();
private static byte[] CF(byte[] vi, byte[] bi) throws IOException
int a, b, c, d, e, f, g, h;
a = toInteger(vi, 0);
b = toInteger(vi, 1);
c = toInteger(vi, 2);
d = toInteger(vi, 3);
e = toInteger(vi, 4);
f = toInteger(vi, 5);
g = toInteger(vi, 6);
h = toInteger(vi, 7);
int[] w = new int[68];
int[] w1 = new int[64];
for (int i = 0; i < 16; i++)
w[i] = toInteger(bi, i);
for 国密SM2的前端加密，后端解密（Java版本）及SM3 摘要加密
一、简介
国密即国家密码局认定的国产密码算法。常用的主要有SM2，SM3，SM4。
SM2：椭圆曲线公钥密码算法是我国自主设计的公钥密码算法，为非对称加密，基于ECC。该算法已公开。由于该算法基于ECC，故其签名速度与秘钥生成速度都快于RSA。
SM3：消息摘要。可以用MD5作为对比理解。该算法已公开。校验结果为256位。
SM4：对称加密，密钥长度和分组长度均为128位。
由于国际环境（与美国的关系），我们在加密领域也基本切换为国密算法。
在有些项目中，没有使用HTTPS的时候，登录的口令（用户名/密码），需要进行加密传输的需求，这时候我们就需要采用非对称加密来实现。
故： 前端采用公钥加密， 后端私钥解密。
经过多次的百度及代码验证，折腾，最终找好了合适的方案。
前端加密
前端加密js示例:
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="chrome=1" />
<meta name="description" content="JavaScript implementation of SM2 Algorithm Encryption and Decryption sample." />
<!--<link rel="stylesheet" type="text/css" media="screen" href="stylesheets/stylesheet.css">-->
<title>SM2 Algorithm Encryption and Decryption sample</title>
<style>
textarea {
width: 100%;
}
</style>
<!-- for pkcs5pkey -->
<script src="sm2.js"></script>
<script language="JavaScript" type="text/javascript">
/**
* 生成秘钥对
*/
function doGenerate() {
var ec = new KJUR.crypto.ECDSA({
"curve": 'sm2'
});
var keypair = ec.generateKeyPairHex();
// 私钥：keypair.ecprvhex;
// 公钥：keypair.ecpubhex;
console.log(keypair)
}
function test(){
/**
* [SM2Encrypt description 加密数据]
* @param {[type]} data [待加密数据]
* @param {[type]} publickey [公钥 hex]
* @param {[type]} cipherMode [加密模式 C1C3C2:1, C1C2C3:0]
* @return {[type]} [返回加密后的数据 hex]
*/
var cipherText = sm2Encrypt("我是妞见妞爱===", "04b96fb7504d7a0509745b80ae8079d5250119899e8620fe322ff47d3a3cbf7d17330ff6c8019b8c0cb06b4a881aef40240354dded8eef4b9c557c817cd7b3788d", 1);
console.log("cipherText:",cipherText)
/**
* [SM2Decrypt sm2 解密数据]
* @param {[type]} encrypted [待解密数据 hex]
* @param {[type]} privateKey [私钥 hex]
* @param {[type]} cipherMode [加密模式 C1C3C2:1, C1C2C3:0]
* @return {[type]} [返回解密后的数据]
*/
var plainText = sm2Decrypt(cipherText,"0a7e399f15e1ca85a4112635589fedce85eb62298d7154788c24c3485a598138", 1)
console.log("plainText:",plainText)
}
</script>
</head>
<body>
<!-- MAIN CONTENT -->
<div id="main_content_wrap" class="outer">
<section class="inner">
<hr size="1" />
<h4>SM2 Certificate Encryption</h4>
<fieldset>
<legend>SM2证书加密</legend>
<ul>
<li>
<input type="button" value="测试，看控制台" onClick="doGenerate();" />
</li>
<li>
<input type="button" value="加密、解密" onClick="test();" />
</li>
</ul>
<div>
</div>
</fieldset>
</section>
</div>
</body>
</html>
后端加密
下面是我封装的工具类：
package com.topinfo.basic.platform.common.sm;
import com.topinfo.basic.platform.common.sm.sm2.KeyVo;
import com.topinfo.basic.platform.common.sm.sm2.SM2EncDecUtils;
import com.topinfo.basic.platform.common.sm.sm2.SM2KeyVO;
/**
* @ClassName: Sm2Util
* @Description: Sm2 加密工具类
* @Author: 杨攀
* @Date: 2020/12/10 16:47
* @Copyright: 2020 www.tuxun.net Inc. All rights reserved.
*/
public class TpSm2Util {
/**
* 生成非对称秘钥对
* @author 杨攀
* @date 2020/12/11 10:50
* @param
* @return com.topinfo.basic.platform.common.sm.sm2.KeyVo
*/
public static KeyVo generateKeyPair() {
SM2KeyVO sm2KeyVO = SM2EncDecUtils.generateKeyPair();
KeyVo vo = new KeyVo(sm2KeyVO.getPubHexInSoft(), sm2KeyVO.getPriHexInSoft());
return vo;
}
/**
* 加密
* @author 杨攀
* @date 2020/12/11 10:54
* @param publicKeyHex 公钥
* @param plainText 明文
* @return java.lang.String
*/
public static String encrypt(String publicKeyHex, String plainText) {
String cipherText = SM2EncDecUtils.encrypt(publicKeyHex, plainText);
return cipherText;
}
/**
* 解密
* @author 杨攀
* @date 2020/12/11 10:56
* @param privateKeyHex 私钥
* @param cipherText 密文
* @return java.lang.String
*/
public static String decrypt(String privateKeyHex, String cipherText) {
byte[] decryptData = SM2EncDecUtils.decrypt(privateKeyHex, cipherText);
String plainText = new String(decryptData);
return plainText;
}
}
一开始，后端使用hutool的工具类， 发现hutool的key生成与前端JS的不同，使用的算法不一样，使用不得已在重现找了一个。
使用前需要依赖：
<!-- 国密算法bcprov-jdk15to18 hutool -->
<dependency>
<groupId>org.bouncycastle</groupId>
<artifactId>bcprov-jdk15to18</artifactId>
<version>1.66</version>
</dependency>
最后
最近我整理了整套《JAVA核心知识点总结》,说实话 ,作为一名Java程序员,不论你需不需要面试都应该好好看下这份资料。拿到手总是不亏的~我的不少粉丝也因此拿到腾讯字节快手等公司的Offer
好了,以上就是本文的全部内容了,如果觉得有收获,记得三连,我们下期再见。
以上是关于SM3加密与解密校验的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章
