C# SM4加解密实现

public class Sm4
        {
            public const int SM4_ENCRYPT = 1;
            public const int SM4_DECRYPT = 0;

            private long GET_ULONG_BE(byte[] b, int i)
            {
                long n = (long)(b[i] & 0xff) << 24 | (long)((b[i + 1] & 0xff) << 16) | (long)((b[i + 2] & 0xff) << 8) | (long)(b[i + 3] & 0xff) & 0xffffffffL;
                return n;
            }
            private void PUT_ULONG_BE(long n, byte[] b, int i)
            {
                b[i] = (byte)(int)(0xFF & n >> 24);
                b[i + 1] = (byte)(int)(0xFF & n >> 16);
                b[i + 2] = (byte)(int)(0xFF & n >> 8);
                b[i + 3] = (byte)(int)(0xFF & n);
            }
            private long SHL(long x, int n)
            {
                return (x & 0xFFFFFFFF) << n;
            }

            private long ROTL(long x, int n)
            {
                return SHL(x, n) | x >> (32 - n);
            }

            private void SWAP(long[] sk, int i)
            {
                long t = sk[i];
                sk[i] = sk[(31 - i)];
                sk[(31 - i)] = t;
            }

            public byte[] SboxTable = new byte[] { (byte) 0xd6, (byte) 0x90, (byte) 0xe9, (byte) 0xfe,
            (byte) 0xcc, (byte) 0xe1, 0x3d, (byte) 0xb7, 0x16, (byte) 0xb6,
            0x14, (byte) 0xc2, 0x28, (byte) 0xfb, 0x2c, 0x05, 0x2b, 0x67,
            (byte) 0x9a, 0x76, 0x2a, (byte) 0xbe, 0x04, (byte) 0xc3,
            (byte) 0xaa, 0x44, 0x13, 0x26, 0x49, (byte) 0x86, 0x06,
            (byte) 0x99, (byte) 0x9c, 0x42, 0x50, (byte) 0xf4, (byte) 0x91,
            (byte) 0xef, (byte) 0x98, 0x7a, 0x33, 0x54, 0x0b, 0x43,
            (byte) 0xed, (byte) 0xcf, (byte) 0xac, 0x62, (byte) 0xe4,
            (byte) 0xb3, 0x1c, (byte) 0xa9, (byte) 0xc9, 0x08, (byte) 0xe8,
            (byte) 0x95, (byte) 0x80, (byte) 0xdf, (byte) 0x94, (byte) 0xfa,
            0x75, (byte) 0x8f, 0x3f, (byte) 0xa6, 0x47, 0x07, (byte) 0xa7,
            (byte) 0xfc, (byte) 0xf3, 0x73, 0x17, (byte) 0xba, (byte) 0x83,
            0x59, 0x3c, 0x19, (byte) 0xe6, (byte) 0x85, 0x4f, (byte) 0xa8,
            0x68, 0x6b, (byte) 0x81, (byte) 0xb2, 0x71, 0x64, (byte) 0xda,
            (byte) 0x8b, (byte) 0xf8, (byte) 0xeb, 0x0f, 0x4b, 0x70, 0x56,
            (byte) 0x9d, 0x35, 0x1e, 0x24, 0x0e, 0x5e, 0x63, 0x58, (byte) 0xd1,
            (byte) 0xa2, 0x25, 0x22, 0x7c, 0x3b, 0x01, 0x21, 0x78, (byte) 0x87,
            (byte) 0xd4, 0x00, 0x46, 0x57, (byte) 0x9f, (byte) 0xd3, 0x27,
            0x52, 0x4c, 0x36, 0x02, (byte) 0xe7, (byte) 0xa0, (byte) 0xc4,
            (byte) 0xc8, (byte) 0x9e, (byte) 0xea, (byte) 0xbf, (byte) 0x8a,
            (byte) 0xd2, 0x40, (byte) 0xc7, 0x38, (byte) 0xb5, (byte) 0xa3,
            (byte) 0xf7, (byte) 0xf2, (byte) 0xce, (byte) 0xf9, 0x61, 0x15,
            (byte) 0xa1, (byte) 0xe0, (byte) 0xae, 0x5d, (byte) 0xa4,
            (byte) 0x9b, 0x34, 0x1a, 0x55, (byte) 0xad, (byte) 0x93, 0x32,
            0x30, (byte) 0xf5, (byte) 0x8c, (byte) 0xb1, (byte) 0xe3, 0x1d,
            (byte) 0xf6, (byte) 0xe2, 0x2e, (byte) 0x82, 0x66, (byte) 0xca,
            0x60, (byte) 0xc0, 0x29, 0x23, (byte) 0xab, 0x0d, 0x53, 0x4e, 0x6f,
            (byte) 0xd5, (byte) 0xdb, 0x37, 0x45, (byte) 0xde, (byte) 0xfd,
            (byte) 0x8e, 0x2f, 0x03, (byte) 0xff, 0x6a, 0x72, 0x6d, 0x6c, 0x5b,
            0x51, (byte) 0x8d, 0x1b, (byte) 0xaf, (byte) 0x92, (byte) 0xbb,
            (byte) 0xdd, (byte) 0xbc, 0x7f, 0x11, (byte) 0xd9, 0x5c, 0x41,
            0x1f, 0x10, 0x5a, (byte) 0xd8, 0x0a, (byte) 0xc1, 0x31,
            (byte) 0x88, (byte) 0xa5, (byte) 0xcd, 0x7b, (byte) 0xbd, 0x2d,
            0x74, (byte) 0xd0, 0x12, (byte) 0xb8, (byte) 0xe5, (byte) 0xb4,
            (byte) 0xb0, (byte) 0x89, 0x69, (byte) 0x97, 0x4a, 0x0c,
            (byte) 0x96, 0x77, 0x7e, 0x65, (byte) 0xb9, (byte) 0xf1, 0x09,
            (byte) 0xc5, 0x6e, (byte) 0xc6, (byte) 0x84, 0x18, (byte) 0xf0,
            0x7d, (byte) 0xec, 0x3a, (byte) 0xdc, 0x4d, 0x20, 0x79,
            (byte) 0xee, 0x5f, 0x3e, (byte) 0xd7, (byte) 0xcb, 0x39, 0x48 };
            public uint[] FK = { 0xa3b1bac6, 0x56aa3350, 0x677d9197, 0xb27022dc };
            public uint[] CK = { 0x00070e15,0x1c232a31,0x383f464d,0x545b6269,
                                        0x70777e85,0x8c939aa1,0xa8afb6bd,0xc4cbd2d9,
                                        0xe0e7eef5,0xfc030a11,0x181f262d,0x343b4249,
                                        0x50575e65,0x6c737a81,0x888f969d,0xa4abb2b9,
                                        0xc0c7ced5,0xdce3eaf1,0xf8ff060d,0x141b2229,
                                        0x30373e45,0x4c535a61,0x686f767d,0x848b9299,
                                        0xa0a7aeb5,0xbcc3cad1,0xd8dfe6ed,0xf4fb0209,
                                        0x10171e25,0x2c333a41,0x484f565d,0x646b7279 };
            private byte sm4Sbox(byte inch)
            {
                int i = inch & 0xFF;
                byte retVal = SboxTable[i];
                return retVal;
            }
            private long sm4Lt(long ka)
            {
                long bb = 0L;
                long c = 0L;
                byte[] a = new byte[4];
                byte[] b = new byte[4];
                PUT_ULONG_BE(ka, a, 0);
                b[0] = sm4Sbox(a[0]);
                b[1] = sm4Sbox(a[1]);
                b[2] = sm4Sbox(a[2]);
                b[3] = sm4Sbox(a[3]);
                bb = GET_ULONG_BE(b, 0);
                c = bb ^ ROTL(bb, 2) ^ ROTL(bb, 10) ^ ROTL(bb, 18) ^ ROTL(bb, 24);
                return c;
            }
            private long sm4F(long x0, long x1, long x2, long x3, long rk)
            {
                return x0 ^ sm4Lt(x1 ^ x2 ^ x3 ^ rk);
            }

            private long sm4CalciRK(long ka)
            {
                long bb = 0L;
                long rk = 0L;
                byte[] a = new byte[4];
                byte[] b = new byte[4];
                PUT_ULONG_BE(ka, a, 0);
                b[0] = sm4Sbox(a[0]);
                b[1] = sm4Sbox(a[1]);
                b[2] = sm4Sbox(a[2]);
                b[3] = sm4Sbox(a[3]);
                bb = GET_ULONG_BE(b, 0);
                rk = bb ^ ROTL(bb, 13) ^ ROTL(bb, 23);
                return rk;
            }

            private void sm4_setkey(long[] SK, byte[] key)
            {
                long[] MK = new long[4];
                long[] k = new long[36];
                int i = 0;
                MK[0] = GET_ULONG_BE(key, 0);
                MK[1] = GET_ULONG_BE(key, 4);
                MK[2] = GET_ULONG_BE(key, 8);
                MK[3] = GET_ULONG_BE(key, 12);
                k[0] = MK[0] ^ (long)FK[0];
                k[1] = MK[1] ^ (long)FK[1];
                k[2] = MK[2] ^ (long)FK[2];
                k[3] = MK[3] ^ (long)FK[3];
                for (; i < 32; i++)
                {
                    k[(i + 4)] = (k[i] ^ sm4CalciRK(k[(i + 1)] ^ k[(i + 2)] ^ k[(i + 3)] ^ (long)CK[i]));
                    SK[i] = k[(i + 4)];
                }
            }

            private void sm4_one_round(long[] sk, byte[] input, byte[] output)
            {
                int i = 0;
                long[] ulbuf = new long[36];
                ulbuf[0] = GET_ULONG_BE(input, 0);
                ulbuf[1] = GET_ULONG_BE(input, 4);
                ulbuf[2] = GET_ULONG_BE(input, 8);
                ulbuf[3] = GET_ULONG_BE(input, 12);
                while (i < 32)
                {
                    ulbuf[(i + 4)] = sm4F(ulbuf[i], ulbuf[(i + 1)], ulbuf[(i + 2)], ulbuf[(i + 3)], sk[i]);
                    i++;
                }
                PUT_ULONG_BE(ulbuf[35], output, 0);
                PUT_ULONG_BE(ulbuf[34], output, 4);
                PUT_ULONG_BE(ulbuf[33], output, 8);
                PUT_ULONG_BE(ulbuf[32], output, 12);
            }

            private byte[] padding(byte[] input, int mode)
            {
                if (input == null)
                {
                    return null;
                }

                byte[] ret = (byte[])null;
                if (mode == SM4_ENCRYPT)
                {
                    int p = 16 - input.Length % 16;
                    ret = new byte[input.Length + p];
                    Array.Copy(input, 0, ret, 0, input.Length);
                    for (int i = 0; i < p; i++)
                    {
                        ret[input.Length + i] = (byte)p;
                    }
                }
                else
                {
                    int p = input[input.Length - 1];
                    ret = new byte[input.Length - p];
                    Array.Copy(input, 0, ret, 0, input.Length - p);
                }
                return ret;
            }

            public void sm4_setkey_enc(Sm4Context ctx, byte[] key)
            {
                ctx.mode = SM4_ENCRYPT;
                sm4_setkey(ctx.sk, key);
            }

            public void sm4_setkey_dec(Sm4Context ctx, byte[] key)
            {
                int i = 0;
                ctx.mode = SM4_DECRYPT;
                sm4_setkey(ctx.sk, key);
                for (i = 0; i < 16; i++)
                {
                    SWAP(ctx.sk, i);
                }
            }

            public byte[] sm4_crypt_ecb(Sm4Context ctx, byte[] input)
            {
                if ((ctx.isPadding) && (ctx.mode == SM4_ENCRYPT))
                {
                    input = padding(input, SM4_ENCRYPT);
                }

                int length = input.Length;
                byte[] bins = new byte[length];
                Array.Copy(input, 0, bins, 0, length);
                byte[] bous = new byte[length];
                for (int i = 0; length > 0; length -= 16, i++)
                {
                    byte[] inBytes = new byte[16];
                    byte[] outBytes = new byte[16];
                    Array.Copy(bins, i * 16, inBytes, 0, length > 16 ? 16 : length);
                    sm4_one_round(ctx.sk, inBytes, outBytes);
                    Array.Copy(outBytes, 0, bous, i * 16, length > 16 ? 16 : length);
                }

                if (ctx.isPadding && ctx.mode == SM4_DECRYPT)
                {
                    bous = padding(bous, SM4_DECRYPT);
                }
                return bous;
            }

            public byte[] sm4_crypt_cbc(Sm4Context ctx, byte[] iv, byte[] input)
            {
                if (ctx.isPadding && ctx.mode == SM4_ENCRYPT)
                {
                    input = padding(input, SM4_ENCRYPT);
                }

                int i = 0;
                int length = input.Length;
                byte[] bins = new byte[length];
                Array.Copy(input, 0, bins, 0, length);
                byte[] bous = null;
                List<byte> bousList = new List<byte>();
                if (ctx.mode == SM4_ENCRYPT)
                {
                    for (int j = 0; length > 0; length -= 16, j++)
                    {
                        byte[] inBytes = new byte[16];
                        byte[] outBytes = new byte[16];
                        byte[] out1 = new byte[16];
                        Array.Copy(bins, i * 16, inBytes, 0, length > 16 ? 16 : length);
                        for (i = 0; i < 16; i++)
                        {
                            outBytes[i] = ((byte)(inBytes[i] ^ iv[i]));
                        }
                        sm4_one_round(ctx.sk, outBytes, out1);
                        Array.Copy(out1, 0, iv, 0, 16);
                        for (int k = 0; k < 16; k++)
                        {
                            bousList.Add(out1[k]);
                        }
                    }
                }
                else
                {
                    byte[] temp = new byte[16];
                    for (int j = 0; length > 0; length -= 16, j++)
                    {
                        byte[] inBytes = new byte[16];
                        byte[] outBytes = new byte[16];
                        byte[] out1 = new byte[16];

                        Array.Copy(bins, i * 16, inBytes, 0, length > 16 ? 16 : length);
                        Array.Copy(inBytes, 0, temp, 0, 16);
                        sm4_one_round(ctx.sk, inBytes, outBytes);
                        for (i = 0; i < 16; i++)
                        {
                            out1[i] = ((byte)(outBytes[i] ^ iv[i]));
                        }
                        Array.Copy(temp, 0, iv, 0, 16);
                        for (int k = 0; k < 16; k++)
                        {
                            bousList.Add(out1[k]);
                        }
                    }
                }

                if (ctx.isPadding && ctx.mode == SM4_DECRYPT)
                {
                    bous = padding(bousList.ToArray(), SM4_DECRYPT);
                    return bous;
                }
                else
                {
                    return bousList.ToArray();
                }
            }
        }

        public class Sm4Context
        {
            public int mode;
            public long[] sk;
            public bool isPadding;
            public Sm4Context()
            {
                this.mode = 1;
                this.isPadding = true;
                this.sk = new long[32];
            }
        }

        public class MainSm4
        {
            /// <summary>
            /// 加密ECB模式
            /// </summary>
            /// <param name="secretKey">密钥</param>
            /// <param name="hexString">明文是否是十六进制</param>
            /// <param name="plainText">明文</param>
            /// <returns>返回密文</returns>
            public String Encrypt_ECB(String secretKey, bool hexString, String plainText)
            {
                Sm4Context ctx = new Sm4Context();
                ctx.isPadding = true;
                ctx.mode = Sm4.SM4_ENCRYPT;
                byte[] keyBytes;
                if (hexString)
                {
                    keyBytes = Hex.Decode(secretKey);
                }
                else
                {
                    keyBytes = Encoding.Default.GetBytes(secretKey);
                }
                Sm4 sm4 = new Sm4();
                sm4.sm4_setkey_enc(ctx, keyBytes);
                byte[] encrypted = sm4.sm4_crypt_ecb(ctx, Encoding.Default.GetBytes(plainText));
                String cipherText = Encoding.Default.GetString(Hex.Encode(encrypted));
                return cipherText;
            }

            /// <summary>
            /// 解密ECB模式
            /// </summary>
            /// <param name="secretKey">密钥</param>
            /// <param name="hexString">明文是否是十六进制</param>
            /// <param name="cipherText">密文</param>
            /// <returns>返回明文</returns>
            public String Decrypt_ECB(String secretKey, bool hexString, String cipherText)
            {
                Sm4Context ctx = new Sm4Context();
                ctx.isPadding = true;
                ctx.mode = Sm4.SM4_DECRYPT;

                byte[] keyBytes;
                if (hexString)
                {
                    keyBytes = Hex.Decode(secretKey);
                }
                else
                {
                    keyBytes = Encoding.Default.GetBytes(secretKey);
                }

                Sm4 sm4 = new Sm4();
                sm4.sm4_setkey_dec(ctx, keyBytes);
                byte[] decrypted = sm4.sm4_crypt_ecb(ctx, Hex.Decode(cipherText));
                return Encoding.Default.GetString(decrypted);
            }

            /// <summary>
            /// 加密CBC模式
            /// </summary>
            /// <param name="secretKey">密钥</param>
            /// <param name="hexString">明文是否是十六进制</param>
            /// <param name="iv"></param>
            /// <param name="plainText">明文</param>
            /// <returns>返回密文</returns>
            public String Encrypt_CBC(String secretKey, bool hexString, string iv, String plainText)
            {
                Sm4Context ctx = new Sm4Context();
                ctx.isPadding = true;
                ctx.mode = Sm4.SM4_ENCRYPT;
                byte[] keyBytes;
                byte[] ivBytes;
                if (hexString)
                {
                    keyBytes = Hex.Decode(secretKey);
                    ivBytes = Hex.Decode(iv);
                }
                else
                {
                    keyBytes = Encoding.Default.GetBytes(secretKey);
                    ivBytes = Encoding.Default.GetBytes(iv);
                }
                Sm4 sm4 = new Sm4();
                sm4.sm4_setkey_enc(ctx, keyBytes);
                byte[] encrypted = sm4.sm4_crypt_cbc(ctx, ivBytes, Encoding.Default.GetBytes(plainText));
                String cipherText = Encoding.Default.GetString(Hex.Encode(encrypted));
                return cipherText;
            }

            /// <summary>
            /// 解密CBC模式
            /// </summary>
            /// <param name="secretKey">密钥</param>
            /// <param name="hexString">明文是否是十六进制</param>
            /// <param name="iv"></param>
            /// <param name="cipherText">密文</param>
            /// <returns>返回明文</returns>
            public String Decrypt_CBC(String secretKey, bool hexString, string iv, String cipherText)
            {
                Sm4Context ctx = new Sm4Context();
                ctx.isPadding = true;
                ctx.mode = Sm4.SM4_DECRYPT;
                byte[] keyBytes;
                byte[] ivBytes;
                if (hexString)
                {
                    keyBytes = Hex.Decode(secretKey);
                    ivBytes = Hex.Decode(iv);
                }
                else
                {
                    keyBytes = Encoding.Default.GetBytes(secretKey);
                    ivBytes = Encoding.Default.GetBytes(iv);
                }
                Sm4 sm4 = new Sm4();
                sm4.sm4_setkey_dec(ctx, keyBytes);
                byte[] decrypted = sm4.sm4_crypt_cbc(ctx, ivBytes, Hex.Decode(cipherText));
                return Encoding.Default.GetString(decrypted);
            }
        }

 

/*****************************************调用实现**********************************************/

#region
            MainSm4 sm4 = new MainSm4();
            string EnData = sm4.Encrypt_ECB(
                "***你的密钥***"
                , false
                , "***待加密数据***"
            );

            string DeData = sm4.Decrypt_ECB(
                "***你的密钥***"
                , false
                , "***待解密数据***"
            );

            MessageBox.Show("明文：" + DeData + "\r" + "密文：" + EnData);
            #endregion