SM4算法简介

  SM4为分组对称密码算法，明文、密文以及密钥长度均为 128 128 128 bits。SM4算法主要包括加解密算法和密钥扩展算法，采用 32 32 32 轮非线性迭代的数学结构，其中算法中每一次迭代运算为一轮非线性变换。主要操作包括异或、合成置换、非线性迭代、反序变换、循环移位以及S盒变换等。加密算法和解密算法的数学架构、运算法则、运算操作等都是完全相同的，解密运算只需要将加密算法中生成的轮密钥进行反序使用。其流程图如下图所示。

图1. SM4密码算法加密流程图

密钥扩展算法

   设加密主密钥 M K = ( M K 0 , M K 1 , M K 2 , M K 3 ) MK = (MK_0, MK_1, MK_2, MK_3) MK=(MK0​,MK1​,MK2​,MK3​)， M K i ∈ { 0 , 1 } 32 MK_i \in \{0,1\}^{32} MKi​∈{0,1}32

( K 0 , K 1 , K 2 , K 3 ) = ( M K 0 ⊕ F K 0 , M K 1 ⊕ F K 1 , M K 2 ⊕ F K 2 , M K 3 ⊕ F K 3 ) (K_0,K_1,K_2, K_3) = (MK_0 \oplus FK_0, MK_1 \oplus FK_1, MK_2 \oplus FK_2, MK_3 \oplus FK_3) (K0​,K1​,K2​,K3​)=(MK0​⊕FK0​,MK1​⊕FK1​,MK2​⊕FK2​,MK3​⊕FK3​)

r k i = K i + 4 = K i ⊕ T ′ ( K i + 1 ⊕ K i + 2 ⊕ K i + 3 ⊕ C K i ) rk_i = K_{i+4} = K_i \oplus T^{'}(K_{i+1} \oplus K_{i+2} \oplus K_{i+3} \oplus CK_i) rki​=Ki+4​=Ki​⊕T′(Ki+1​⊕Ki+2​⊕Ki+3​⊕CKi​)

T ′ T^{'} T′变换

T ′ ( B ) = B ⊕ ( B