江南大学《密码学》实验一：SM4对称加密与分组密码模式详解

实验一：江南大学《密码学》实验指导书中的对称算法加密实验 该实验旨在通过实际操作，让学生深入了解对称加密算法的基础理论和应用，特别是聚焦在SM4算法上。SM4是中国的国家密码标准，它是一种128位分组长度的块加密算法，采用32轮迭代机制，与DES和AES类似，但拥有更强大的安全性。 实验的核心内容包括以下几个方面： 1. 实验目的： - 学生将通过实践学习对称算法的基本概念，如加密和解密的过程，以及如何处理加密前的填充，以确保数据的完整性和正确加密。 - 掌握如何调用SM4的加密和解密接口函数，理解这些函数的输入参数，如加密模式（如ECB、CBC、CFB、OFB、CTR）、填充方式（无填充或PKCS5填充）以及密钥、初始化向量（IV）的管理。 2. 背景知识： - SM4的迭代结构和分组机制，强调了加密时如何将明文分组并用相应轮密钥进行处理。 - 分组密码模式的重要性，介绍了五种常见的加密模式及其特点：ECB（电子密码本模式），简单直接但不提供信息隐藏；CBC（密码分组链接模式），提供信息混淆和认证；CFB（密文反馈模式），适合流式加密；OFB（输出反馈模式），类似CFB但更适用于特定应用场景；CTR（计数器模式），数据独立且支持流加密。 3. SM4算法调用函数： - 提供了一个示例加密函数，`FUNC_APISM4Encrypt`，它接受加密模式（如SM4_MODE_ECB或SM4_MODE_CBC）、填充方式、密钥、IV、输入数据、数据长度以及输出缓冲区和长度作为参数。学生需熟悉这些参数的作用，并理解如何正确配置它们以实现安全加密。 通过这个实验，学生将能够加深对对称加密原理的理解，提升编程技能，特别是在处理密钥管理、数据分组和加密模式选择等关键环节。同时，他们还能锻炼调试代码和处理异常的能力，为后续深入研究和应用密码学打下坚实基础。