Hutool如何使用国密SM4算法进行加解密操作？

Question

在使用Hutool进行国密SM4算法加解密时，如何正确配置密钥及选择加密模式？ Hutool提供了简便的SM4加解密支持，但开发者常遇到密钥格式不正确或加密模式选择不当的问题。例如，在设置16进制密钥时，若长度不符合要求（如非16字节或32字节），会引发加密失败。此外，SM4支持ECB和CBC两种模式，其中CBC模式需要额外指定IV向量，若未正确配置，可能导致解密结果错误。如何确保密钥格式正确，并根据需求选择合适的加密模式及填充方式？

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1. 理解SM4算法与Hutool支持

在开始配置密钥和选择加密模式之前，我们需要了解SM4算法的基本概念以及Hutool工具对它的支持。

• SM4是一种分组密码算法，分为ECB（电子密码本模式）和CBC（密码块链接模式）。
• Hutool是一个Java工具库，提供了简便的接口来实现SM4加解密。
• 密钥长度必须为16字节（128位）或32字节（256位），否则会引发异常。

例如，在设置密钥时：

String key = "0123456789abcdef0123456789abcdef"; // 32字节密钥
Sm4 sm4 = new Sm4(key, Sm4.Mode.CBC);

2. 密钥格式正确配置

确保密钥格式正确的步骤如下：

1. 密钥应为16进制字符串，且长度为32或64个字符。
2. 使用正则表达式验证密钥格式是否合法。
3. 如果密钥不符合要求，抛出明确的异常提示。

以下代码展示如何验证密钥：

public static boolean isValidKey(String key) {
    String regex = "^[0-9a-fA-F]{32}$|^[0-9a-fA-F]{64}$";
    return key.matches(regex);
}

3. 加密模式及填充方式的选择

根据需求选择合适的加密模式和填充方式：

模式	描述	适用场景
ECB	简单直接，每个数据块独立加密。	适用于小数据量、性能优先的场景。
CBC	通过IV向量链接数据块，增强安全性。	适用于大数据量、安全性优先的场景。

对于CBC模式，需额外指定一个16字节的IV向量：

String iv = "0123456789abcdef"; // 16字节IV
Sm4 sm4 = new Sm4(key, iv, Sm4.Mode.CBC);

4. 配置流程图

以下是配置密钥和选择加密模式的流程图：

graph TD;
    A[开始] --> B{密钥是否符合要求};
    B --是--> C{选择加密模式};
    B --否--> D[抛出异常];
    C --ECB--> E[无需IV];
    C --CBC--> F{IV是否符合要求};
    F --是--> G[完成配置];
    F --否--> H[抛出异常];

以上流程图清晰地展示了从验证密钥到选择加密模式的完整过程。