Java实现常用加密算法SM3的方式及测试代码_Java

前言

在商用密码体系中，sm3主要用于数字签名及验证、消息认证码生成及验证、随机数生成等，其算法公开。据国家密码管理局表示，其安全性及效率与sha-256相当。本篇主要介绍sm3算法在java（jdk1.8）中如何实现，借助java标准库或第三方库，非原始实现，较为基础。

一、sm3是什么？

sm3算法是一种密码散列函数标准，‌由国家密码管理局发布，‌其安全性和sha-256相当。‌ 这种算法主要用于商用密码应用中的数字签名和验证、‌消息认证码生成和验证、‌随机数生成等。‌sm3算法的执行过程包括消息填充、‌消息分组、‌消息扩展、‌迭代压缩和输出结果。‌它是一种不需要密钥的hash算法，‌加密过程后无法还原为明文，‌即不可逆。‌sm3算法的执行过程涉及将输入的消息分成512位的分组，‌并对每个分组进行填充、‌分组、‌扩展、‌迭代压缩等操作，‌最后输出256位的摘要值。‌此外，‌sm3算法使用8个字寄存器来存储每一轮迭代压缩的过程数据及结果，‌这8个寄存器的初始值在算法开始执行前被定义。‌

sm3算法的用途广泛，‌包括但不限于生成消息以及文件的数字签名，‌以保证信息的完整性和不可否认性。‌这种算法的特性使其适用于需要高安全性的应用场景，‌如数字签名和验证，‌以确保信息在传输或存储过程中的完整性和真实性。

二、实现方式

java标准库并不包含sm3算法，一般借助bc库自行实现，也可以使用hutool（正式项目中不推荐）。

1、自行实现

1）导入maven依赖，代码如下（示例）：

<dependency>
    <groupid>org.bouncycastle</groupid>
    <artifactid>bcprov-jdk15on</artifactid>
    <version>1.70</version>
</dependency>

2）代码如下（示例）：

import org.bouncycastle.crypto.digests.sm3digest;
import org.bouncycastle.jce.provider.bouncycastleprovider;

public class encryptutils {
    static {
        // 添加安全提供者（sm2，sm3，sm4等加密算法，cbc、cfb等加密模式，pkcs7padding等填充方式，不在java标准库中，由bouncycastleprovider实现）
        security.addprovider(new bouncycastleprovider());
    }

    /**
     * sm3，国家商用密码（shang mi3）也称国密3，是中华人民共和国政府采用的一种密码散列函数标准，由国家密码管理局于2010年12月17日发布。
     * <p>
     * 输入：待加密的字符串
     * 输出：256位（16字节）或64个16进制字符（常用）
     * 应用：密码管理、数字签名、文件完整性校验
     * 安全性：★★☆☆☆
     *
     * @param plainstring 明文
     * @return cipherstring 密文
     */
    public static string sm3(string plainstring) {
        string cipherstring = null;
        try {
            // 创建sm3digest对象
            sm3digest sm3digest = new sm3digest();
            // 初始化sm3计算
            sm3digest.update(plainstring.getbytes(standardcharsets.utf_8), 0, plainstring.length());
            // 创建输出缓冲区
            byte[] cipherbytes = new byte[sm3digest.getdigestsize()];
            // 计算sm3摘要
            sm3digest.dofinal(cipherbytes, 0);
            // 输出16进制字符串
            stringbuilder sb = new stringbuilder();
            for (byte b : cipherbytes) {
                sb.append(string.format("%02x", b));
            }
            cipherstring = sb.tostring();
        } catch (exception e) {
            e.printstacktrace();
        }
        return cipherstring;
    }
}

2、hutool开源组件

1）导入依赖，代码如下（示例）：

<dependency>
    <groupid>cn.hutool</groupid>
    <artifactid>hutool-all</artifactid>
    <version>5.8.12</version>
</dependency>

2）代码如下（示例）：

import cn.hutool.crypto.smutil;

public class encryptutils {
    static {
        // 添加安全提供者（sm2，sm3，sm4等加密算法，cbc、cfb等加密模式，pkcs7padding等填充方式，不在java标准库中，由bouncycastleprovider实现）
        security.addprovider(new bouncycastleprovider());
    }

    /**
     * sm3，国家商用密码（shang mi3）也称国密3，是中华人民共和国政府采用的一种密码散列函数标准，由国家密码管理局于2010年12月17日发布。
     * <p>
     * 输入：待加密的字符串
     * 输出：256位（16字节）或64个16进制字符（常用）
     * 应用：密码管理、数字签名、文件完整性校验
     * 安全性：★★☆☆☆
     *
     * @param plainstring 明文
     * @return cipherstring 密文
     */
    public static string sm3(string plainstring) {
        return smutil.sm3(plainstring);
    }
}

三、测试

我这里随机找了一个在线sm3加密的某网站做对比，如下：

代码如下（示例）：

public class encryptutils {
    ...
 
    public static void main(string[] args) {
        string plainstring = "hello world, hello java!";
        string sm3 = sm3(plainstring);
        system.out.println("加密前: " + plainstring);
        system.out.println("加密后: " + sm3);
    }
}