用Java实现SM3算法

1. 整体流程

下面是实现SM3算法的整体流程，通过表格展示每个步骤的详细内容。

2. 步骤详解

步骤1: 初始化变量

在这一步中，我们需要初始化一些变量，包括初始值和常量。以下是相应的代码：

// 初始化变量
int[] v = {0x7380166f, 0x4914b2b9, 0x172442d7, 0xda8a0600, 0xa96f30bc, 0x163138aa, 0xe38dee4d, 0xb0fb0e4e};

int[] iv = Arrays.copyOf(v, v.length);

步骤2: 填充消息

在这一步中，我们需要对输入的消息进行填充，使其长度满足要求。以下是相应的代码：

// 填充消息
byte[] padding(byte[] message) {
    int len = message.length;
    int k = len % 64;
    int byteCount = (k < 56) ? (56 - k) : (120 - k);
    byte[] padding = new byte[byteCount];
    padding[0] = (byte) 0x80;
    long bitLength = (long) len * 8;
    for (int i = 0; i < 8; i++) {
        padding[padding.length - 8 + i] = (byte) ((bitLength >> (8 * (7 - i))) & 0xFF);
    }
    return Arrays.copyOf(message, len + byteCount);
}

步骤3: 消息扩展

在这一步中，我们需要对填充后的消息进行扩展，得到消息分组。以下是相应的代码：

// 消息扩展
int[][] expand(byte[] message) {
    int n = message.length / 64;
    int[][] w = new int[n][];
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        w[i] = new int[68];
        for (int j = 0; j < 16; j++) {
            w[i][j] = getInt(message, i * 64 + j * 4);
        }
        for (int j = 16; j < 68; j++) {
            w[i][j] = p1(w[i][j - 16] ^ w[i][j - 9] ^ (leftRotate(w[i][j - 3], 15))) ^ (leftRotate(w[i][j - 13], 7)) ^ w[i][j - 6];
        }
    }
    return w;
}

步骤4: 压缩函数

在这一步中，我们需要实现SM3的压缩函数。这个函数将处理每个消息分组，产生一个中间结果。以下是相应的代码：

// 压缩函数
void compress(int[] v, int[] iv, int[][] w) {
    int a = iv[0];
    int b = iv[1];
    int c = iv[2];
    int d = iv[3];
    int e = iv[4];
    int f = iv[5];
    int g = iv[6];
    int h = iv[7];

    for (int i = 0; i < 64; i++) {
        int ss1 = leftRotate(leftRotate(a, 12) + e + leftRotate(T(i), i), 7);
        int ss2 = ss1 ^ leftRotate(a, 12);
        int tt1 = ff(a, b, c, i) + d + ss2 + w[i][j];
        int tt2 = gg(e, f, g, i) + h + ss1 + w[i][j];

        d = c;
        c = leftRotate(b, 9);
        b = a;
        a = tt1;
        h = g;
        g = leftRotate(f, 19);
        f = e;
        e = p0(tt2);
    }

    v[0] ^= a;
    v[1] ^= b;
    v[2] ^= c;
    v[3] ^= d;
    v[4] ^= e;
    v[5] ^= f;