cc 国密算法我们已经介绍了SM1、SM2、SM3，那么今天我们就来了解一下SM4分组加密算法。
什么是SM4？
SM4 为无线局域网标准的分组加密算法，用于替代 DES/AES 等国际算法，是继SM2、SM3、SM9、祖冲之密码算法之后，又一个商用密码算法被纳入ISO/IEC国际标准。
SM4加密过程
SM4是一种分组密码算法，其分组长度为128位（即16字节，4字），密钥长度也为128位。其加解密过程采用了32轮迭代机制，每一轮需要一个轮密钥，这些均与DES、AES类似。
设输入的明文为( X0 , X1 , X2 , X3 )，输入轮密钥为rki，i = 0 , 1 , . . , 31，共32个字。输出的密文为( Y0 , Y1 , Y2 , Y3 ) 。
加密算法为：Xi+4=F(Xi,X i+1,Xi+2,X i+3,rki)=Xi⨁T(X i+1⨁Xi+2⨁Xi+3⨁rki)
密钥：加密密钥的长度为128比特，表示为MK = (MK0, MK1, MK2, MK3)，其中MKi为32位，轮密钥表示为(rk0, rk1, ……, rk31)，其中rki为32位。
轮函数F：假设输入为(X0, X1, X2, X3)，Xi 为32位，则轮函数F为：F=(X0, X1, X2, X3, rk) = X0 ⊕ T(X1 ⊕ X2 ⊕ X3 ⊕ rk)
合成置换：T函数是一个可逆变换，由一个非线性变换r和线性变换L复合而成的，即T( )=L(r( ))
非线性变换有四个并行的S盒构成的，设输入为A=(a0, a1, a2, a3)，输出为B=(b0, b1, b2, b3)，其中ai和bi为8位。每个S盒的输入都是一个8位的字节，将这8位的前四位对应的16进制数作为行编号，后四位对应的16进制数作为列编号，然后用相应位置中的字节代替输入的字节。下图为S盒置换表：
线性变换L：线形变换的输入就是S盒的输出，即C=L(B)=B ⊕ (B<<<2) ⊕ (B<<<10) ⊕ (B<<<18) ⊕ (B<<<24)，线性变换的输入和输出都是32位的。
经过了32轮的迭代运算后，最后再进行一次反序变换即可得到加密的密文，即密文C=(Y0, Y1, Y2, Y3)=R(X32. X33, X34, X35)=(X35, X34, X33, X32)。
SM4解密过程
SM4密码算法是对合运算，因此加解密算法相同，只是轮密钥的使用顺序相反，解密轮密钥是加密轮密钥的逆序。
设输入密文为( Y0 , Y1 , Y2 , Y3 )，输入轮密钥为rki，i =31,30，...，1，0，输出明文为(M0,M1,M2,M3)。由( Y0 , Y1 , Y2 , Y3 )=(X35,X34,X33,X32)，得解密算法为：
Xi=F(Xi+4,Xi+3,Xi+2,Xi+1,rki)=Xi+4⨁T(Xi+3⨁Xi+2⨁Xi+1⨁rki)
i=31,30,..,1,0
与加密算法之后需要一个反序处理同样的道理，在解密算法之后也需要有一个反序处理R:
R(M0.M1,M2,M3)=(X3,X2,X1,X0)
SM4的应用场景
- 无需进行密钥交换的场景，如内部系统，事先就可以直接确定密钥；
- 防止明文传输数据被窃取的场景；
- 加解密速度快，适合数据内容比较大的加密场景。
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