实现 BCSdfApiService 中 sm4 加解密接口

2024-11-14 15:31:11 +08:00
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+package com.sunyard.chsm.sdf;
+
+import com.sunyard.chsm.enums.AlgMode;
+import com.sunyard.chsm.enums.KeyAlg;
+import com.sunyard.chsm.enums.Padding;
+
+import java.util.HashMap;
+import java.util.Map;
+
+import static com.sunyard.chsm.utils.gm.BCSM4Utils.DEFAULT_KEY_SIZE;
+
+/**
+ * 实现 SdfApiService 接口中的通用逻辑
+ * 处理参数缺失时的默认参数，确保下层入参没有 null
+ * @author Cheney
+ */
+public abstract class AbstractSdfApiService implements SdfApiService {
+
+    private static final Map<KeyAlg, Integer> algKeyLen = new HashMap<>();
+    static {
+        algKeyLen.put( KeyAlg.SM4, DEFAULT_KEY_SIZE );
+    }
+
+    /**
+     * 处理算法的默认密钥长度
+     * @param alg 算法，只支持对称算法
+     *            密钥长度根据 alg 指定的算法自动选择。
+     * @return 密钥
+     */
+    @Override
+    public byte[] genSymKey(KeyAlg alg) {
+        return genSymKey( alg, algKeyLen.get( alg ) );
+    }
+
+
+    /**
+     * 对称加密
+     * 内部实现和解密共用逻辑
+     * @param alg 算法，只支持对称算法
+     * @param key 密钥值，明文
+     * @param data 原始数据
+     */
+    @Override
+    public byte[] symEncrypt(KeyAlg alg, byte[] key, byte[] data){
+        return symEncrypt( alg, AlgMode.ECB, Padding.PCKS5Padding, key, data );
+    }
+
+
+    /**
+     * 对称解密
+     * 内部实现和加密共用逻辑
+     * @param alg 算法，只支持对称算法
+     * @param key 密钥值，明文
+     * @param data 密文数据
+     */
+    @Override
+    public byte[] symDecrypt(KeyAlg alg, byte[] key, byte[] data) {
+        return symDecrypt( alg, AlgMode.ECB, Padding.PCKS5Padding, key, data );
+    }
+
+}
@@ -1,29 +1,50 @@
 package com.sunyard.chsm.sdf;


+import com.sunyard.chsm.enums.AlgMode;
+import com.sunyard.chsm.enums.KeyAlg;
+import com.sunyard.chsm.enums.KeyCategory;
+import com.sunyard.chsm.enums.Padding;
 import com.sunyard.chsm.sdf.model.EccKey;
 import com.sunyard.chsm.sdf.util.LangUtils;
 import com.sunyard.chsm.utils.gm.BCSM2Utils;
 import com.sunyard.chsm.utils.gm.BCSM3Utils;
+import com.sunyard.chsm.utils.gm.BCSM4Utils;
 import lombok.SneakyThrows;
-import org.bouncycastle.crypto.digests.SM3Digest;
-import org.bouncycastle.crypto.macs.HMac;
-import org.bouncycastle.crypto.params.KeyParameter;
+import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
 import org.bouncycastle.jcajce.provider.asymmetric.ec.BCECPrivateKey;
 import org.bouncycastle.jcajce.provider.asymmetric.ec.BCECPublicKey;
 import org.bouncycastle.util.BigIntegers;
 import org.springframework.stereotype.Service;

-import java.security.KeyPair;
-import java.security.SecureRandom;
+import javax.crypto.BadPaddingException;
+import javax.crypto.Cipher;
+import javax.crypto.IllegalBlockSizeException;
+import javax.crypto.NoSuchPaddingException;
+import java.security.*;
+

 /**
- * @author liulu
+ * 基于 BC 库的国密软算法实现
+ * 当前实现类的接口返回的对称密钥和私钥认为是明文，在上层 Service 进行使用和存储时的加密和解密运算。
+ * <p>
+ * 主密钥：
+ * - 生成。 软随机数。项目启动时不存在则自动生成。
+ * - 存储。 存储在 SC_PARAM_CONF 表, KEY 为 mk 的字段，值为固定的 48 字节，以 HEX 格式 96 字节存储。
+ * 前 16 字节为主密钥值，后 32 字节为主密钥值使用 SM3 计算的校验值。
+ * - 同步。基于数据库进行导入、导出、和备份、恢复。多台应用服务器连接同一个数据库，无需同步。
+ * - 使用。顶层密钥，用于保护其他存于数据的密钥。
+ *
+ * @author liulu 、Cheney
 * @since 2024/10/23
 */
+@Slf4j
@Service
-public class BCSdfApiService implements SdfApiService {
+public class BCSdfApiService extends AbstractSdfApiService {

+    public BCSdfApiService() {
+        super();
+    }

    @Override
    public byte[] generateRandom(int len) {
@@ -32,6 +53,82 @@ public class BCSdfApiService implements SdfApiService {
        return res;
    }

+
+    /**
+     * 生成对称算法密钥
+     *
+     * @param alg    算法，只支持对称算法
+     * @param keyLen 密钥长度(bit)，只针对密钥长度可变的算法。
+     *               禁止传 null
+     * @return
+     */
+    @Override
+    public byte[] genSymKey(KeyAlg alg, Integer keyLen) {
+        switch (alg) {
+            case SM4: {
+                if (null == keyLen || keyLen != BCSM4Utils.DEFAULT_KEY_SIZE) {
+                    throw new IllegalArgumentException("Invalid key length: " + keyLen);
+                }
+                try {
+                    return BCSM4Utils.generateKey();
+                } catch (NoSuchAlgorithmException | NoSuchProviderException e) {
+                    throw new RuntimeException("算法实现错误", e);
+                }
+            }
+            default: {
+                throw new IllegalArgumentException("Unsupported algorithm: " + alg);
+            }
+        }
+    }
+
+    @Override
+    public byte[] symEncrypt(KeyAlg alg, AlgMode mode, Padding padding, byte[] key, byte[] data) {
+        return symCalc(Cipher.ENCRYPT_MODE, alg, mode, padding, key, data);
+    }
+
+
+    @Override
+    public byte[] symDecrypt(KeyAlg alg, AlgMode mode, Padding padding, byte[] key, byte[] data) {
+        return symCalc(Cipher.DECRYPT_MODE, alg, mode, padding, key, data);
+    }
+
+
+    /**
+     * 对称加解密的统一实现
+     *
+     * @param alg  算法，只支持对称算法
+     * @param key  密钥值，明文
+     * @param data 加密时明文数据，解密时为密文数据
+     */
+    private byte[] symCalc(int cipherMode, KeyAlg alg, AlgMode mode, Padding padding, byte[] key, byte[] data) {
+        if (alg.getCategory() != KeyCategory.SYM_KEY) {
+            throw new IllegalArgumentException("Must SYM_KEY, unsupported algorithm: " + alg);
+        }
+
+        // 算法
+        String algName = null;
+        if (alg == KeyAlg.SM4) {
+            algName = "SM4/";
+        } else {
+            throw new IllegalArgumentException("Unsupported algorithm: " + alg);
+        }
+
+        // 算法轮模式
+        algName += mode.getCode() + "/";
+
+        // 填充模式
+        algName += padding.getCode();
+
+
+        Cipher cipher = null;
+        try {
+            cipher = BCSM4Utils.generateECBCipher(algName, cipherMode, key);
+            return cipher.doFinal(data);
+        } catch (IllegalBlockSizeException | BadPaddingException | NoSuchAlgorithmException | NoSuchProviderException | NoSuchPaddingException | InvalidKeyException e) {
+            throw new RuntimeException("算法执行错误", e);
+        }
+    }
+
    @SneakyThrows
    @Override
    public EccKey genKeyPairEcc() {
@@ -53,14 +150,7 @@ public class BCSdfApiService implements SdfApiService {

    @Override
    public byte[] hmac(byte[] key, byte[] srcData) {
-        KeyParameter keyParameter = new KeyParameter(key);
-        SM3Digest digest = new SM3Digest();
-        HMac mac = new HMac(digest);
-        mac.init(keyParameter);
-        mac.update(srcData, 0, srcData.length);
-        byte[] result = new byte[mac.getMacSize()];
-        mac.doFinal(result, 0);
-        return result;
+        return BCSM3Utils.hmac(key, srcData);
    }

    @Override
@@ -1,8 +1,12 @@
 package com.sunyard.chsm.sdf;


+import com.sunyard.chsm.enums.AlgMode;
+import com.sunyard.chsm.enums.KeyAlg;
+import com.sunyard.chsm.enums.Padding;
 import com.sunyard.chsm.sdf.model.EccKey;

+
 /**
 * @author liulu
 * @since 2024/10/23
@@ -18,6 +22,44 @@ public interface SdfApiService {
     */
    byte[] generateRandom(int len);

+
+
+    /**
+     * 生成对称密钥
+     * @param alg 算法，只支持对称算法
+     * @param keyLen 密钥长度(bit)，只针对密钥长度可变的算法。
+     *               禁止传 null
+     * @return 对称密钥
+     */
+    byte[] genSymKey(KeyAlg alg, Integer keyLen);
+    byte[] genSymKey(KeyAlg alg);
+
+
+    /**
+     * 对称加密
+     * @param alg 算法，只支持对称算法
+     * @param mode 轮模式
+     * @param padding 填充模式
+     * @param key 密钥值，明文
+     * @param data 原始数据
+     */
+    byte[] symEncrypt(KeyAlg alg, AlgMode mode, Padding padding, byte[] key, byte[] data);
+    byte[] symEncrypt(KeyAlg alg, byte[] key, byte[] data);
+
+    /**
+     * 对称解密
+     * @param alg 算法，只支持对称算法
+     * @param key 密钥值，明文
+     * @param mode 轮模式
+     * @param padding 填充模式
+     * @param data 密文数据
+     */
+    byte[] symDecrypt(KeyAlg alg, AlgMode mode, Padding padding, byte[] key, byte[] data);
+    byte[] symDecrypt(KeyAlg alg, byte[] key, byte[] data);
+
+
+
+
    /**
     * 产生ECC密钥对并输出
     *