国密算法SM2/3/4简单比较，以及基于Java的SM4（ECB模式，CBC模式）对称加解密实现

常用的国密算法包含SM2，SM3，SM4。以下针对每个算法使用场景进行说明以比较其差异

• SM2：非对称加密算法，可以替代RSA
  • 数字签名，SM2为非对称加密，加解密使用一对私钥和公钥，只有签名发行者拥有私钥，可用于加密，其他需要验证解密或验签者使用公钥进行。如果使用公钥可以成功解密，则可以确定数据、文档或其他数字资产的拥有者。
  • 因性能问题，根据实际需要常用于小体积数据加密，例如对密钥或SM3生成的hash进行加密。针对SM3生成的hash值进行加密也是一种常用的签名方式，一般先对需要签名的数据、文档或数字资产使用SM3生成hash再用SM2进行签名。

               注：

               如果用于加密，那么加密是用公钥进行的，解密是用私钥进行的。

               如果用于数字签名，那么签名是用私钥进行的，验证签名则使用公钥。

  • SM3：散列哈希算法
    • 数据库中用户密码的保存，获取用户输入明文密码后，进行SM3生成hash值，再与数据库中保存的已经过SM3计算后的密码值进行比对。
    • 数据完整性验证，针对数据、文件或数据资产进行SM3生成hash并保存，在需要验证数据是否被修改时重新生成hash并与之前保存的hash值进行比对，一旦文件有被修改则会生成不同的hash值。例如可以针对数据库中关键数据字段进行hash，并保存。然后可以通过遍历定期验证hash是否一致，来发现被篡改的数据。
  • SM4：对称加密算法，性能比SM2好
    • 可以用于一般数据的加密与解密，例如可以在需要网络传输的数据发送前进行加密，对方收到数据后使用相同密钥进行解密获得明文。

    基于Java的SM4（ECB模式，CBC模式）对称加解密实现

    简单说明：加密算法依赖了groupId:org.bouncycastle中的bcprov-jdk15to18，Bouncy Castle (bcprov-jdk15to18)提供了JDK 1.5 to 1.8可使用的大量标准加密算法实现，其中包含了SM2，SM3，SM4。在这个类库基础上实现了一个SM4Util加解密工具类。注意： 此版本我在JDK1.8环境下，不同版本JDK需要找到匹配的依赖版本1.8及以上可以使用bcprov-jdk18on。Bouncy Castle同时也提供了bcutil-jdk15to18可以实现SM4加解密。

    方式一：依赖bcprov-jdk15to18（以ECB模式为例） 注如果用jdk1.8的话使用bcprov-jdk18on比bcprov-jdk15to18的加密性能要好。

        org.bouncycastle
        bcprov-jdk15to18
        1.77
    

    字节数组处理工具类： 

    public class ByteUtils {
        private static final char[] HEX_CHARS = { '0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9', 'a', 'b', 'c', 'd', 'e',
                'f' };
        private ByteUtils() {
            // Utility class
        }
        public static byte[] fromHexString(String s) {
            int len = s.length();
            //
            // // Data length must be even
            // if (len % 2 != 0) {
            // throw new IllegalArgumentException("Hex string has an odd number of
            // characters");
            // }
            byte[] data = new byte[len / 2];
            for (int i = 0; i > 4) & 0x0f]);
                sb.append(HEX_CHARS[b & 0x0f]);
            }
            return sb.toString();
        }
        public static String toHexString(byte[] input, String prefix, String separator) {
            StringBuilder sb = new StringBuilder(prefix);
            for (int i = 0; i >> 4) & 0x0f]);
                sb.append(HEX_CHARS[input[i] & 0x0f]);
                if (i  
     加解密工具类：
     
    import java.nio.charset.StandardCharsets;
    import java.security.Key;
    import java.security.MessageDigest;
    import java.security.SecureRandom;
    import java.security.Security;
    import java.util.Arrays;
    import javax.crypto.Cipher;
    import javax.crypto.KeyGenerator;
    import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
    import org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider;
    public class Sm4Utils {
        static {
            Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());
        }
        private static final String ENCODING = "UTF-8";
        public static final String ALGORIGTHM_NAME = "SM4";
        public static final String ALGORITHM_NAME_ECB_PADDING = "SM4/ECB/PKCS7Padding";
        public static final int DEFAULT_KEY_SIZE = 128;
        private static Cipher generateEcbCipher(String algorithmName, int mode, byte[] key) throws Exception {
            Cipher cipher = Cipher.getInstance(algorithmName, "BC");
            Key sm4Key = new SecretKeySpec(key, ALGORIGTHM_NAME);
            cipher.init(mode, sm4Key);
            return cipher;
        }
        public static byte[] generateKey(String keyString) throws Exception {
            // Use SHA-256 to hash the string and then take first 128 bits (16 bytes)
            MessageDigest digest = MessageDigest.getInstance("SHA-256");
            byte[] hash = digest.digest(keyString.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
            byte[] key = new byte[16];
            System.arraycopy(hash, 0, key, 0, 16);
            return key;
        }
         public static String encryptEcb(String key, String paramStr, String charset) throws Exception {
            String cipherText = "";
            if (null != paramStr && !"".equals(paramStr)) {
                byte[] keyData = generateKey(key);
                charset = charset.trim();
                if (charset.length()