Algoritmo SMS4, que é um algoritmo de criptografia por blocos simétrico

Xiaoweier · Publicado em 08/12/2015 21:49:35

Este é um algoritmo de criptografia em blocos, mas ele usa muitas coisas, e agora existe um código-fonte específico na Internet, mas esse código ainda tem certo valor de pesquisa, se você também estiver interessado nisso, pode entrar e se comunicar e aprender juntos. Na verdade, não faz sentido te dar um código completo, mas ainda assim anexo o endereço completo do código ao http://www.2cto.com/kf/201501/369374.html
Também há uma caixa S nela, que é muito importante, usada no algoritmo DES, então a sugestão do meu colega é entender claramente a caixa S do algoritmo DES, para que eu possa saber qual é a especificação desse algoritmo SMS4 que está falando? A especificação não está anexada.

Pequeno · Publicado em 08/12/2015 22:19:05

Introdução ao SMS4:

Esse algoritmo é um algoritmo de agrupamento. O algoritmo tem um comprimento de pacote de 128 bits e um comprimento de chave de 128 bits, que corresponde a 16 bytes. Tanto o algoritmo de criptografia quanto o algoritmo de expansão de chaves adotam uma estrutura de iteração não linear de 32 rodadas. O algoritmo de descriptografia tem a mesma estrutura do algoritmo de criptografia, exceto que a ordem de uso da chave de rodada é invertida, e a chave da roda de descriptografia é a ordem inversa da chave da roda de criptografia. Em todas as classes base do SMS4, você verá que as funções base de criptografia e descriptografia são as mesmas, mas um bit flag do tipo int é necessário para determinar se está criptografado ou descriptografado.

Fundamentos do algoritmo de criptografia SMS4:

classe pública SMS4 {

private static final int ENCRYPT = 1;
private static final int DECRYPT = 0;
final pública estática de INT RODADA = 32;
private static final int BLOCK = 16;

byte privado[] Sbox = { (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 };

private int[] 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 int Rotl(int x, int y) {
      retorne x << y | x >>> (32 - y);
}

private int ByteSub(int A) {
      retorno (Sbox[A >>> 24 & 0xFF] & 0xFF) << 24
            | (Sbox[A >>> 16 & 0xFF] & 0xFF) << 16
            | (Sbox[A >>> 8 & 0xFF] & 0xFF) << 8 | (Sbox[A & 0xFF] & 0xFF);
}

private int L1(int B) {
      retorno B ^ Rotl(B, 2) ^ Rotl(B, 10) ^ Rotl(B, 18) ^ Rotl(B, 24);
      retorno B^(B<<2|B>>>30)^(B<<10|B>>>22)^(B<<18|B>>>14)^(B<<24|B>>>8);
}

private int L2(int B) {
      return B ^ Rotl(B, 13) ^ Rotl(B, 23);
      retorno B^(B<<13|B>>>19)^(B<<23|B>>>9);
}

void SMS4Crypt(byte[] Entrada, byte[] Saída, int[] rk) {
      int r, mid, x0, x1, x2, x3;
      int[] x = novo int[4];
      int[] tmp = novo int[4];
      para (int i = 0; Eu < 4; i++) {
         tmp[0] = Entrada[0 + 4 * i] & 0xff;
         tmp[1] = Entrada[1 + 4 * i] & 0xff;
         tmp[2] = Entrada[2 + 4 * i] & 0xff;
         tmp[3] = Entrada[3 + 4 * i] & 0xff;
         x= tmp[0] << 24 | TMP[1] << 16 | tmp[2] << 8 | tmp[3];
         x=(Entrada[0+4*i]<<24| Input[1+4*i]<<16| Input[2+4*i]<<8| Input[3+4*i]);
      }
      para (r = 0; R < 32; r += 4) {
         mid = x[1] ^ x[2] ^ x[3] ^ rk[r + 0];
         mid = ByteSub(mid);
         x[0] = x[0] ^ L1(meio); x4

         mid = x[2] ^ x[3] ^ x[0] ^ rk[r + 1];
         mid = ByteSub(mid);
         x[1] = x[1] ^ L1(meio); x5

         mid = x[3] ^ x[0] ^ x[1] ^ rk[r + 2];
         mid = ByteSub(mid);
         x[2] = x[2] ^ L1(meio); x6

         mid = x[0] ^ x[1] ^ x[2] ^ rk[r + 3];
         mid = ByteSub(mid);
         x[3] = x[3] ^ L1(meio); x7
      }

      Reverso
      para (int j = 0; j < 16; j += 4) {
         Saída[j] = (byte) (x[3 - j / 4] >>> 24 & 0xFF);
         Saída[j + 1] = (byte) (x[3 - j / 4] >>> 16 & 0xFF);
         Saída[j + 2] = (byte) (x[3 - j / 4] >>> 8 & 0xFF);
         Saída[j + 3] = (byte) (x[3 - j / 4] & 0xFF);
      }
}

private void SMS4KeyExt(byte[] Key, int[] rk, int CryptFlag) {
      int r, mid;
      int[] x = novo int[4];
      int[] tmp = novo int[4];
      para (int i = 0; Eu < 4; i++) {
         tmp[0] = Chave[0 + 4 * i] & 0xFF;
         tmp[1] = Chave[1 + 4 * i] & 0xff;
         tmp[2] = Chave[2 + 4 * i] & 0xff;
         tmp[3] = Chave[3 + 4 * i] & 0xff;
         x= tmp[0] << 24 | TMP[1] << 16 | tmp[2] << 8 | tmp[3];
         x=Chave[0+4*i]<<24| Chave[1+4*i]<<16| Chave[2+4*i]<<8| Chave[3+4*i];
      }
      x[0] ^= 0xa3b1bac6;
      x[1] ^= 0x56aa3350;
      x[2] ^= 0x677d9197;
      x[3] ^= 0xb27022dc;
      para (r = 0; R < 32; r += 4) {
         mid = x[1] ^ x[2] ^ x[3] ^ CK[r + 0];
         mid = ByteSub(mid);
         rk[r + 0] = x[0] ^= L2(mid); rk0=K4

         mid = x[2] ^ x[3] ^ x[0] ^ CK[r + 1];
         mid = ByteSub(mid);
         rk[r + 1] = x[1] ^= L2(meio); rk1=K5

         mid = x[3] ^ x[0] ^ x[1] ^ CK[r + 2];
         mid = ByteSub(mid);
         rk[r + 2] = x[2] ^= L2(mid); rk2=K6

         mid = x[0] ^ x[1] ^ x[2] ^ CK[r + 3];
         mid = ByteSub(mid);
         rk[r + 3] = x[3] ^= L2(mid); rk3=K7
      }

      Descriptografe a ordem da chave da roda: rk31, rk30,...,rk0
      if (CryptFlag == DECRYPT) {
         para (r = 0; r < 16; r++) {
            mid = rk[r];
            rk[r] = rk[31 - r];
            rk[31 - r] = mid;
         }
      }
}

public int sms4(byte[] in, int inLen, byte[] key, byte[] out, int CryptFlag) {
      ponto de inteligência = 0;
      int[] round_key = novo int[ROUND];
      int[] round_key={0};
      SMS4KeyExt (chave, round_key, CryptFlag);
      Entrada de byte[] = novo byte[16];
      saída de byte[] = novo byte[16];

      while (inLen >= BLOCK) {
         entrada = Arrays.copyOfRange(in, ponto, ponto + 16);
         saída=Arrays.copyOfRange(saída, ponto, ponto+16);
         SMS4Crypt (entrada, saída, round_key);
         System.arraycopy(saída, 0, saída, ponto, BLOQUEIO);
         inLen -= BLOQUEIO;
         ponto += BLOQUEIO;
      }

      retorno 0;
}
}

Interface externa empacotada:

Com base nesta classe básica, as principais interfaces são as seguintes:

byte estático privado[] encode16(byte[] plain, byte[] key);
byte estático privado[] decode16(byte[] cifra, byte[] chave);
byte estático privado[] encode32(byte[] plain, byte[] key);
byte estático privado[] decode32(cifra de byte[], chave de byte[]);
byte estático público[] encodeSMS4(byte[] plain, byte[] key);
byte estático público[] decodeSMS4(cifra byte[], chave de byte[]);
decodificação estática pública de stringsSMS4toString(byte[] cifra, chave de byte[]);

encode16(byte[], byte[]) é uma interface para criptografia de texto simples de 16 bits e chaves de 16 bits;
Byte estático privado[] Decode16(byte[] cifra, byte[] chave): é uma interface para descriptografar texto cifrado de 16 bits e chave de 16 bits;
byte estático privado[] encode32(byte[] plain, byte[] key): Esta é uma interface que criptografa chaves de texto simples de 32 bits e chaves de 16 bits.
byte estático privado[] decode32(byte[] cifra, chave byte[]): Esta é uma interface para descriptografar chaves cifradas de 32 bits e 16 bits.
byte estático público[] encodeSMS4(byte[] plain, byte[] key): Esta é uma interface que criptografa texto simples e chaves de 16 bits com um número ilimitado de bytes.
byte estático público[] decodeSMS4(byte[] cifra, chave byte[]): Esta é uma interface para descriptografar texto cifrado e chaves de 16 bits com um número ilimitado de bytes.
decodificação estática pública de stringsSMS4toString(byte[] cifra, chave byte[]): Esta é uma interface para descriptografar bytes ilimitados de texto cifrado e chaves de 16 bits.
Código do método de interface:

byte estático público[] encodeSMS4(String cleartext, byte[] key) {
      if (texto simples == null || texto simples.iguales()) {
         return null;
      }
      for (int i = texto simples.getBytes().length % 16; Eu < 16; i++) {
         texto simples += '';
      }

      return SMS4.encodeSMS4(wordtext.getBytes(), key);
}

/**
   * Criptografia SMS4 com comprimento ilimitado de texto simples
   *
   * @param texto simples
   * @param chave
   * @return
   */
byte estático público[] encodeSMS4(byte[] texto simples, chave byte[] {
      byte[] texto cifrado = novo byte[wordtext.length];

      int k = 0;
      int plainLen = texto simples.comprimento;
      enquanto (k + 16 <= plainLen) {
         byte[] cellPlain = novo byte[16];
         para (int i = 0; Eu < 16; i++) {
            cellPlain= texto simples[k + i];
         }
         byte[] cellCipher = encode16(cellPlain, chave);
         para (int i = 0; i < cellCipher.length; i++) {
            texto cifrado[k + i] = cellCifra;
         }

         k += 16;
      }

      devolver texto cifrado;
}

/**
   * Descriptografia SMS4 sem limite de comprimento do texto simples
   *
   * @param texto cifrado
   * @param chave
   * @return
   */
byte estático público[] decodeSMS4(byte[] texto cifrado, chave de byte[]) {
      byte[] texto simples = novo byte[cifrado.comprimento];

      int k = 0;
      int cifra Len = cifradotexto.comprimento;
      enquanto (k + 16 <= cipherLen) {
         byte[] cellCipher = novo byte[16];
         para (int i = 0; Eu < 16; i++) {
            cellCipher= texto cifrado[k + i];
         }
         byte[] cellPlain = decode16(cellCipher, chave);
         para (int i = 0; i < cellPlain.length; i++) {
            texto simples[k + i] = cellPlain;
         }

         k += 16;
      }

      devolver texto simples;
}

/**
   * Descriptografar para obter strings de texto simples
   * @param texto cifrado
   * @param chave
   * @return
   */
decodeamento estático público de stringsSMS4toString(byte[] texto cifrado, chave byte[]) {
      byte[] texto simples = novo byte[cifrado.comprimento];
      texto simples = decodeSMS4(texto cifrado, chave);
      return new String(texto simples);
}

/**
   * Apenas texto simples de 16 bits é criptografado
   *
   * @param texto simples
   * @param chave
   * @return
   */
Byte estático privado[] encode16(byte[] texto simples, chave byte[]) {
      Byte[] cifra = novo byte[16];
      SMS4 sm4 = novo SMS4();
      sm4.sms4(texto simples, 16, chave, cifra, ENCRYPT);

      return cipher;
}

/**
   * Apenas texto cifrado de 16 bits é descriptografado
   *
   * @param texto simples
   * @param chave
   * @return
   */
Byte estático privado[] Decode16(byte[] Código de texto cifrado, chave de byte[]) {
      byte[] plain = novo byte[16];
      SMS4 sm4 = novo SMS4();
      sm4.sms4(texto cifrado, 16, chave, simples, DECRYPT);

      retorne simples;
}
Não vou introduzir apenas criptografia de texto simples de 32 bits aqui, que é muito semelhante ao método do texto simples de apenas 16 bits.

O algoritmo básico para criptografia e descriptografia sem limitar o comprimento do texto simples baseia-se nessa base de criptografar e descriptografar apenas 16 bits. Para texto simples maior que 16 bits, aqui é usada criptografia de pacotes. Se você encontrar texto simples como 30 bits que não podem ser divisíveis por 16, uma forma de preenchê-lo é compensá-lo até que fique divisível por 16. Em princípio, apenas o menor número pode ser dividido por 16, claro, se você estiver satisfeito, não importa se você o aumenta, porque é o símbolo de fechamento.

A criptografia de pacotes consiste em criptografar cada texto simples de 16 bits uma vez e, em seguida, remontar o texto cifrado de 16 bits em um novo texto cifrado. No processo de descriptografia, ele também é dividido em uma única peça de 16 bits, e então vários desses textos simples descriptografados são remontados em um novo texto simples.

Demonstração de uso:

Chave
      Byte[] key = { 0x01, 0x23, 0x45, 0x67, (byte) 0x89, (byte) 0xab,
            (byte) 0xcd, (byte) 0xef, (byte) 0xfe, (byte) 0xdc,
            (byte) 0xba, (byte) 0x98, 0x76, 0x54, 0x32, 0x10 };

      String newString = Programação, olá!; Texto simples

      byte[] enOut = SMS4.encodeSMS4(newString, key);
      if (enOut == null) {
         retornar;
      }

      System.out.println(resultado da criptografia:);
      printBit(enOut);

      byte[] deOut = SMS4.decodeSMS4(enOut, chave);
      System.out.println(
resultado da descriptografia (return byte[]) :);
      printBit(deOut);

      String deOutStr = SMS4.decodeSMS4toString(enOut, key);
      System.out.println(
Descriptografe o resultado (return String):
+ deOutStr);

Xiaoweier · Publicado em 08/12/2015 22:25:41

Xiao Zhazha Postado em 2015-12-8 22:19
Introdução ao SMS4:

Esse algoritmo é um algoritmo de agrupamento. O algoritmo tem um comprimento de pacote de 128 bits e um comprimento de chave de 128 bits, que corresponde a 16 bytes. ...

Você está copiando o rosto dentro? Já rodei esse algoritmo no computador várias vezes, mas ainda não estou familiarizado com C# em depuração em Java, e talvez eu não conheça cada passo dele em detalhes, e ainda não entendi o princípio dos detalhes do trabalho dele. Java, sabe como depurar todas as variáveis dele?

Pequeno · Publicado em 08/12/2015 22:40:48

Deve ser para definir o ponto de interrupção, a chave F5 e a chave F6 do ponto de interrupção do myeclipse são depuração em passo simples, F5 é passo para entrar, ou seja, inserir o código da linha para executar, F6 é passo por cima, ou seja, executar o código da linha, pular para a próxima linha

Xiaoweier · Publicado em 08/12/2015 23:07:37

Publicado em 2015-12-8 às 22:40
Deve ser para definir o ponto de interrupção, a chave F5 e a chave F6 do MyEclipse são ambas depuração de passo simples, F5 é passo para o fim, ou seja, insira o código dessa linha para executar ...

Eu sei com certeza, mas não conheço o processo específico dele, e não sei quando e onde vou chegar em qual etapa da especificação. Seria bom se você entendesse

[Algoritmo] Algoritmo SMS4, que é um algoritmo de criptografia por blocos simétrico

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