SM4对称加密算法-C语言

/*作者：王峰(wangfeng.com) *日期：2020.11.21 *e-mail：fengwang0301@163.com *CSDN博客：https://blog.csdn.net/u013073067 *！！！本代码仅共学习交流使用，严禁用于商业用途！！！ */ #include <stdio.h> #include "type.h" #include "SM4.h" u32 MK[4]={0};//加密秘钥 u32 rk[36]={0};//轮秘钥，由加密秘钥生成 u32 CK[32]={0};//固定参数用于秘钥扩展 u32 X[36]={0};//中间值 //系统参数 static const u32 FK[4]={0xA3B1BAC6, 0x56AA3350, 0x677D9197, 0xB27022DC}; /*S盒*/ static const u8 S_BOX[16][16]= { 0xd6, 0x90, 0xe9, 0xfe, 0xcc, 0xe1, 0x3d, 0xb7, 0x16, 0xb6, 0x14, 0xc2, 0x28, 0xfb, 0x2c, 0x05, 0x2b, 0x67, 0x9a, 0x76, 0x2a, 0xbe, 0x04, 0xc3, 0xaa, 0x44, 0x13, 0x26, 0x49, 0x86, 0x06, 0x99, 0x9c, 0x42, 0x50, 0xf4, 0x91, 0xef, 0x98, 0x7a, 0x33, 0x54, 0x0b, 0x43, 0xed, 0xcf, 0xac, 0x62, 0xe4, 0xb3, 0x1c, 0xa9, 0xc9, 0x08, 0xe8, 0x95, 0x80, 0xdf, 0x94, 0xfa, 0x75, 0x8f, 0x3f, 0xa6, 0x47, 0x07, 0xa7, 0xfc, 0xf3, 0x73, 0x17, 0xba, 0x83, 0x59, 0x3c, 0x19, 0xe6, 0x85, 0x4f, 0xa8, 0x68, 0x6b, 0x81, 0xb2, 0x71, 0x64, 0xda, 0x8b, 0xf8, 0xeb, 0x0f, 0x4b, 0x70, 0x56, 0x9d, 0x35, 0x1e, 0x24, 0x0e, 0x5e, 0x63, 0x58, 0xd1, 0xa2, 0x25, 0x22, 0x7c, 0x3b, 0x01, 0x21, 0x78, 0x87, 0xd4, 0x00, 0x46, 0x57, 0x9f, 0xd3, 0x27, 0x52, 0x4c, 0x36, 0x02, 0xe7, 0xa0, 0xc4, 0xc8, 0x9e, 0xea, 0xbf, 0x8a, 0xd2, 0x40, 0xc7, 0x38, 0xb5, 0xa3, 0xf7, 0xf2, 0xce, 0xf9, 0x61, 0x15, 0xa1, 0xe0, 0xae, 0x5d, 0xa4, 0x9b, 0x34, 0x1a, 0x55, 0xad, 0x93, 0x32, 0x30, 0xf5, 0x8c, 0xb1, 0xe3, 0x1d, 0xf6, 0xe2, 0x2e, 0x82, 0x66, 0xca, 0x60, 0xc0, 0x29, 0x23, 0xab, 0x0d, 0x53, 0x4e, 0x6f, 0xd5, 0xdb, 0x37, 0x45, 0xde, 0xfd, 0x8e, 0x2f, 0x03, 0xff, 0x6a, 0x72, 0x6d, 0x6c, 0x5b, 0x51, 0x8d, 0x1b, 0xaf, 0x92, 0xbb, 0xdd, 0xbc, 0x7f, 0x11, 0xd9, 0x5c, 0x41, 0x1f, 0x10, 0x5a, 0xd8, 0x0a, 0xc1, 0x31, 0x88, 0xa5, 0xcd, 0x7b, 0xbd, 0x2d, 0x74, 0xd0, 0x12, 0xb8, 0xe5, 0xb4, 0xb0, 0x89, 0x69, 0x97, 0x4a, 0x0c, 0x96, 0x77, 0x7e, 0x65, 0xb9, 0xf1, 0x09, 0xc5, 0x6e, 0xc6, 0x84, 0x18, 0xf0, 0x7d, 0xec, 0x3a, 0xdc, 0x4d, 0x20, 0x79, 0xee, 0x5f, 0x3e, 0xd7, 0xcb, 0x39, 0x48}; /************************************************* *function name:Byte2Word *function:字节组合成字 *input:byte-字节 len-输入字节长度,长度必须为4的倍数 *output:word-字 **************************************************/ static void Byte2Word(u8 *byte,u32 *word,u8 len) { u8 i; for(i=0;i<len;i+=4) *(word+i/4) = *(byte+i)<<24 | *(byte+i+1)<<16 | *(byte+i+2)<<8 | *(byte+i+3); } /************************************************* *function name:Word2Byte *function:字拆成字节 *input:word-字 *output:byte-字节 **************************************************/ static void Word2Byte(u32 word, u8 *byte) { u8 i; for(i=0;i<4;i++) byte[i] = (u8)(word>>(8*(3-i)))&0xff; } /************************************************* *function name:Sconversion *function:S盒变换 *input:data-8位的字 *output:8位字 **************************************************/ static u8 SConversion(u8 data) { u8 line;//行 u8 col;//列 line = (data>>4)&0x0f; col = data&0x0f; return S_BOX[line][col]; } /************************************************* *function name:Tao *function:非线性变换 *input:data-32位的字 *output:32位字 **************************************************/ static u32 Tao(u32 data) { u8 i; u32 temp=0; for(i=0;i<4;i++) temp |= SConversion((data>>(8*(3-i)))&0x000000ff)<<(8*(3-i)); return temp; } /************************************************* *function name:ROL *function:循环左移 *input:data-32位的字,len-左移位数 *output:32位字 **************************************************/ static u32 ROL(u32 data,u8 len) { u32 l,r; l = data<<len; r = data>>(32-len); return (l|r); } /************************************************* *function name:L *function:线性变换 *input:data-32位的字 *output:32位字 **************************************************/ static u32 L(u32 data) { return (data^ROL(data,2)^ROL(data,10)^ROL(data,18)^ROL(data,24)); } /************************************************* *function name:T *function:合成置换 *input:data-32位的字 *output:32位字 **************************************************/ static u32 T(u32 data) { return L(Tao(data)); } /************************************************* *function name:L1 *function:线性变换,生成轮秘钥时使用 *input:data-32位的字 *output:32位字 **************************************************/ static u32 L1(u32 data) { return (data^ROL(data,13)^ROL(data,23)); } /************************************************* *function name:T1 *function:合成置换,生成轮秘钥时使用 *input:data-32位的字 *output:32位字 **************************************************/ static u32 T1(u32 data) { return L1(Tao(data)); } /************************************************* *function name:F *function:轮函数 *input:X-输入4个字 rk-轮秘钥 *output:32位字 **************************************************/ static u32 F(u32 x0, u32 x1, u32 x2, u32 x3, u32 rk) { return (x0^T(x1^x2^x3^rk)); } /************************************************* *function name:Antitone *function:反序变换 *input:data-输入4个字 *output:32位字 **************************************************/ static u32 Antitone(u32 data) { } /************************************************* *function name:ExtendKey *function:扩展秘钥 *input: key-秘钥 *output:void **************************************************/ static void SM4_ExtendKey(u8 *key) { u8 i,j; u8 ck[4]; Byte2Word(key,MK,16); //加密秘钥变换成字 for(i=0;i<4;i++) //生成初始轮秘钥 rk[i] = MK[i]^FK[i]; for(i=0;i<32;i++) //生成CK { for(j=0;j<4;j++) ck[j] = ((i<<2)+j)*7%256; Byte2Word(ck,&CK[i],4); } for(i=0;i<32;i++) //生成轮秘钥 rk[i+4] = rk[i]^T1(rk[i+1]^rk[i+2]^rk[i+3]^CK[i]); } /************************************************* *function name:SM4 *function:通过秘钥将明文计算出密文 *input: plaintext-明文，key-秘钥 *output:ciphertext-密文 **************************************************/ void SM4(u8 *plaintext,u8 *key, u8 *ciphertext) { u8 i; SM4_ExtendKey(key); //生成轮秘钥 Byte2Word(plaintext,X,16); //明文变换成字 for(i=0;i<32;i++) //加密变换 X[i+4] = F(X[i],X[i+1],X[i+2],X[i+3],rk[i+4]); for(i=0;i<4;i++) //得到最终密文 Word2Byte(X[35-i],ciphertext+4*i); } /************************************************* *function name:SM4 *function:通过秘钥将明文计算出密文 *input: plaintext-明文，key-秘钥 *output:ciphertext-密文 **************************************************/ void DeSM4(u8 *ciphertext,u8 *key, u8 *plaintext) { u8 i; SM4_ExtendKey(key); //生成轮秘钥 Byte2Word(ciphertext,X,16); //明文变换成字 for(i=0;i<32;i++) //加密变换 X[i+4] = F(X[i],X[i+1],X[i+2],X[i+3],rk[35-i]); for(i=0;i<4;i++) //得到最终密文 Word2Byte(X[35-i],plaintext+4*i); }