国密（GmSSL）算法SM4之ECB模式-Toy模板网

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国密（GmSSL）算法SM4之ECB模式

前言

本文将介绍如何使用java实现SM4算法的ECB模式加解密，并提供相应的代码示例。加解密底层实现基于gmssl c 实现，通过java native方式调用。参考关志老师的国密算法实现：https://github.com/guanzhi/GmSSL

一、概念

1.SM4

SM4是一种国密对称加密算法。

2.ECB

ECB（Electronic Codebook）模式是一种基本的分组密码工作模式，用于将明文分割成固定大小的块并对每个块进行独立加密。在ECB模式下，每个明文块都会被独立地使用相同的密钥进行加密，因此相同的明文块会得到相同的密文块。这种一对一的加密方式使得ECB模式在某些情况下容易受到攻击，特别是当明文中存在重复的块时，攻击者可以通过观察和比较密文块来推断出明文的一些信息。由于这些安全性问题，ECB模式通常不推荐在实际应用中使用。更安全的替代模式包括CBC、CTR、OFB和CFB等。

3.pkcs5padding

PKCS5Padding是一种填充（Padding）方案，用于在对称加密算法中对数据进行块填充。它是公钥密码标准第5部分（PKCS#5）中定义的一种填充方式。PKCS5Padding的作用是将数据填充到加密算法所要求的块大小，以确保数据长度符合加密算法的要求。
在块密码中，加密算法通常要求明文数据长度为固定的块大小。PKCS5Padding通过在数据末尾添加填充字节，使得数据长度能够被块大小整除。填充字节的值等于需要填充的字节数，例如需要填充3个字节，则填充字节为0x03。在解密时，可以通过检查最后一个字节的值来确定填充的字节数，并将其去除。特殊情况下，如果已经满足了块大小整倍数，按照PKCS5的规则，仍然需要在尾部填充，目的是为了加解密时统一处理填充。
PKCS5Padding是常见的填充方案之一，被广泛应用于各种加密算法和协议中，如AES、DES等。

二、功能实现

1.pkcs5padding

代码如下（示例）：

    public static byte[] pkcs5padding(byte[] data, int blockSize) {
        int paddingLength = blockSize - (data.length % blockSize);
        byte[] padding = new byte[paddingLength];
        Arrays.fill(padding, (byte) paddingLength);
        byte[] result = new byte[data.length + padding.length];
        System.arraycopy(data, 0, result, 0, data.length);
        System.arraycopy(padding, 0, result, data.length, padding.length);
        return result;
    }

如数据长度刚好为加密块大小的倍数也需要进行填充，以方便解密时去除填充。

2.pkcs5Unpadding

代码如下（示例）：

    public static byte[] pkcs5Unpadding(byte[] data) throws IllegalArgumentException {
        int paddingSize = data[data.length - 1];
        if (paddingSize <= 0 || paddingSize > data.length) {
            throw new IllegalArgumentException("Invalid pkcs#5 padding!");
        }
        for (int i = data.length - paddingSize; i < data.length; i++) {
            if (data[i] != paddingSize) {
                throw new IllegalArgumentException("Invalid pkcs#5 padding!");
            }
        }
        return Arrays.copyOfRange(data, 0, data.length - paddingSize);
    }

对密文去除填充，获取原始密文。

3.encrypt

代码如下（示例）：

    public static byte[] encrypt(byte[] data, byte[] key) {
        byte[] ciphertext = new byte[data.length];
        Sm4 sm4 = new Sm4(key, true);
        for (int i = 0; i < data.length; i += Sm4.BLOCK_SIZE) {
            sm4.encrypt(data, i, ciphertext, i);
        }
        return ciphertext;
    }

按块大小进行加密并最终拼接成密文。

4.decrypt

代码如下（示例）：

    public static byte[] decrypt(byte[] data, byte[] key) {
        byte[] plaintext=new byte[data.length];
        Sm4 sm4 = new Sm4(key, false);
        for (int i = 0; i < data.length; i += 16) {
            sm4.encrypt(data, i, plaintext, i);
        }
        return plaintext;
    }