SM4的CTR模式，使用C语言不借助库实现，代码示例

SM4（Stream Cipher Mode 4）是一种密码块加密标准，用于对数据流进行加密。CTR（Counter）模式是一种常用的密钥流生成方式，它通过将明文长度与密钥相结合，生成一个唯一的加密计数器（Counter），然后与密钥进行异或操作得到密钥流。

以下是使用C语言不借助外部库实现SM4 CTR模式的一个简单示例：

#include <stdint.h>

// SM4 key (32 bytes) and initialization vector (IV, also 32 bytes)
uint8_t sm4_key[32], iv[32];

// SM4 S-boxes and other constants
const uint8_t sbox[256][4] = ...; // 实现SM4 S-box的具体数组
const uint32_t rcon[] = ...; // Rcon序列

// Function to perform AES-like SubBytes operation (SM4 S-box)
void sub_bytes(uint8_t* input) {
    int i;
    for (i = 0; i < 4; ++i) {
        input[i] = sbox[input[i]];
    }
}

// Function to perform the SM4 CTR encryption
uint8_t sm4_ctr_encrypt(const uint8_t* plaintext, size_t len) {
    uint8_t keystream[16], counter[4];
    size_t pos;

    // Load IV into counter array
    memcpy(counter, iv, sizeof(counter));

    // XOR plaintext with keystream
    for (pos = 0; pos < len; pos += 16) {
        // Generate next keystream block
        uint32_t keystream_word;
        for (int i = 0; i < 4; ++i) {
            keystream_word |= ((counter[i] << (8 * (3 - i))) ^ plaintext[pos + i]) & 0xFF;
        }

        // Apply SubBytes and MixColumns transformations
        sub_bytes((uint8_t*)&keystream_word);
        for (int j = 0; j < 4; ++j) {
            keystream_word = mix_columns(keystream_word, j);
        }

        // Update counter
        counter[3]++;
        if (counter[3] == 0) {
            counter[2]++; // Roll over after reaching FF
            if (counter[2] == 0) {
                counter[1]++;
                if (counter[1] == 0) {
                    counter[0]++;
                    if (counter[0] == 0 && rcon[0]) { // Use first Rcon on IV if needed
                        sub_bytes(counter);
                        for (int i = 0; i < 4; ++i) {
                            keystream_word ^= rcon[0] << (8 * i);
                        }
                    }
                }
            }
        }
        
        // XOR plaintext with keystream
        for (int i = 0; i < 16; ++i) {
            plaintext[pos + i] ^= keystream[i];
        }
    }

    return plaintext;
}

注意：此代码仅作教学演示，实际应用中需要确保所有S-box、MixColumns和其他密钥流生成细节都准确无误地实现了SM4规范。由于SM4相对复杂，这里省略了许多细节，如轮函数的实现、循环移位等。此外，真正的实现通常会考虑性能优化和安全性考虑，比如内联S-box运算、缓存友好的内存访问等。