harmony 鸿蒙使用SM4对称密钥（GCM模式）分段加解密(C/C++)

2025-06-16
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使用SM4对称密钥（GCM模式）分段加解密(C/C++)

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target_link_libraries(entry PUBLIC libohcrypto.so)

加密

调用OH_CryptoSymKeyGenerator_Create、OH_CryptoSymKeyGenerator_Generate，生成密钥算法为SM4、密钥长度为128位的对称密钥（OH_CryptoSymKey）。

如何生成SM4对称密钥，开发者可参考下文示例，并结合对称密钥生成和转换规格：SM4和随机生成对称密钥理解，参考文档与当前示例可能存在入参差异，请在阅读时注意区分。

调用OH_CryptoSymCipher_Create，指定字符串参数’SM4_128|GCM|PKCS7’，创建对称密钥类型为SM4_128、分组模式为GCM、填充模式为PKCS7的Cipher实例，用于完成加密操作。
调用OH_CryptoSymCipherParams_Create创建参数对象，调用OH_CryptoSymCipherParams_SetParam设置对应的加密参数。
调用OH_CryptoSymCipher_Init，设置模式为加密（CRYPTO_ENCRYPT_MODE），指定加密密钥（OH_CryptoSymKey）和GCM模式对应的加密参数（OH_CryptoSymCipherParams），初始化加密Cipher实例。
将一次传入数据量设置为20字节，多次调用OH_CryptoSymCipher_Update，更新数据（明文）。
- 当前单次update长度没有限制，开发者可以根据数据量判断如何调用update。
- 建议开发者对每次update的结果都判断是否为null，并在结果不为null时取出其中的数据进行拼接，形成完整的密文。因为在不同的规格下，update的结果可能会受到不同影响。
1）比如ECB和CBC模式，始终以分组作为基本单位来加密，并输出本次update产生的加密分组结果。即当本次update操作凑满一个分组就输出密文，没有凑满则此次update输出null，将未加密的数据与下次输入的数据拼接凑分组再输出。等到最后doFinal的时候，将未加密的数据，根据指定的填充模式进行填充，在输出剩余加密结果。解密过程中的update同理。

2）对于流加密模式（比如CTR和OFB模式），通常密文长度和明文长度相等。
调用OH_CryptoSymCipher_Final，获取加密后的数据。
- 由于已使用update传入数据，此处data传入null。
- doFinal输出结果可能为null，在访问具体数据前，需要先判断结果是否为null，避免产生异常。
使用OH_CryptoSymCipherParams_Create创建Params，使用OH_CryptoSymCipherParams_SetParam设置authTag，作为解密的认证信息。在GCM模式下，需要从加密后的数据中取出末尾16字节，作为解密时初始化的认证信息。示例中authTag恰好为16字节。
调用OH_CryptoSymKeyGenerator_Destroy、OH_CryptoSymCipher_Destroy、OH_CryptoSymCipherParams_Destroy销毁各对象。

解密

调用OH_CryptoSymCipher_Create，指定字符串参数’SM4_128|GCM|PKCS7’，创建对称密钥类型为SM4_128、分组模式为GCM、填充模式为PKCS7的Cipher实例，用于完成解密操作。
调用OH_CryptoSymCipher_Init，设置模式为解密（CRYPTO_DECRYPT_MODE），指定解密密钥（OH_CryptoSymKey）和GCM模式对应的解密参数（OH_CryptoSymCipherParams），初始化解密Cipher实例。
将一次传入数据量设置为20字节，多次调用OH_CryptoSymCipher_Update，更新数据（密文）。
调用OH_CryptoSymCipher_Final，获取解密后的数据。

#include <string.h>
#include "CryptoArchitectureKit/crypto_common.h"
#include "CryptoArchitectureKit/crypto_sym_cipher.h"
#include <string.h>

#define OH_CRYPTO_GCM_TAG_LEN 16
#define OH_CRYPTO_MAX_TEST_DATA_LEN 128
static OH_Crypto_ErrCode doTestSm4GcmSeg()
{
    OH_CryptoSymKeyGenerator *genCtx = nullptr;
    OH_CryptoSymCipher *encCtx = nullptr;
    OH_CryptoSymCipher *decCtx = nullptr;
    OH_CryptoSymKey *keyCtx = nullptr;
    OH_CryptoSymCipherParams *params = nullptr;

    char *plainText = const_cast<char *>("aaaaa.....bbbbb.....ccccc.....ddddd.....eee");
    Crypto_DataBlob msgBlob = {.data = (uint8_t *)(plainText), .len = strlen(plainText)};
    uint8_t aad[8] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8};
    uint8_t tagArr[16] = {0};
    uint8_t iv[12] = {1, 2, 4, 12, 3, 4, 2, 3, 3, 2, 0, 4}; // iv使用安全随机数生成。
    Crypto_DataBlob tag = {.data = nullptr, .len = 0};
    Crypto_DataBlob ivBlob = {.data = iv, .len = sizeof(iv)};
    Crypto_DataBlob aadBlob = {.data = aad, .len = sizeof(aad)};
    Crypto_DataBlob outUpdate = {.data = nullptr, .len = 0};
    Crypto_DataBlob decUpdate = {.data = nullptr, .len = 0};
    Crypto_DataBlob tagInit = {.data = tagArr, .len = sizeof(tagArr)};
    int32_t cipherLen = 0;
    int blockSize = 20;
    int32_t randomLen = strlen(plainText);
    int cnt = randomLen / blockSize;
    int rem = randomLen % blockSize;
    uint8_t cipherText[OH_CRYPTO_MAX_TEST_DATA_LEN] = {0};
    Crypto_DataBlob cipherBlob;

    // 生成密钥。
    OH_Crypto_ErrCode ret;
    ret = OH_CryptoSymKeyGenerator_Create("SM4_128", &genCtx);
    if (ret != CRYPTO_SUCCESS) {
        goto end;
    }
    ret = OH_CryptoSymKeyGenerator_Generate(genCtx, &keyCtx);
    if (ret != CRYPTO_SUCCESS) {
        goto end;
    }

    // 设置参数。
    ret = OH_CryptoSymCipherParams_Create(&params);
    if (ret != CRYPTO_SUCCESS) {
        goto end;
    }
    ret = OH_CryptoSymCipherParams_SetParam(params, CRYPTO_IV_DATABLOB, &ivBlob);
    if (ret != CRYPTO_SUCCESS) {
        goto end;
    }
    ret = OH_CryptoSymCipherParams_SetParam(params, CRYPTO_AAD_DATABLOB, &aadBlob);
    if (ret != CRYPTO_SUCCESS) {
        goto end;
    }
    ret = OH_CryptoSymCipherParams_SetParam(params, CRYPTO_TAG_DATABLOB, &tagInit);
    if (ret != CRYPTO_SUCCESS) {
        goto end;
    }

    // 加密。
    ret = OH_CryptoSymCipher_Create("SM4_128|GCM|PKCS7", &encCtx);
    if (ret != CRYPTO_SUCCESS) {
        goto end;
    }
    ret = OH_CryptoSymCipher_Init(encCtx, CRYPTO_ENCRYPT_MODE, keyCtx, params);
    if (ret != CRYPTO_SUCCESS) {
        goto end;
    }

    for (int i = 0; i < cnt; i++) {
        msgBlob.len = blockSize;
        ret = OH_CryptoSymCipher_Update(encCtx, &msgBlob, &outUpdate);
        if (ret != CRYPTO_SUCCESS) {
            goto end;
        }
        msgBlob.data += blockSize;
        memcpy(&cipherText[cipherLen], outUpdate.data, outUpdate.len);
        cipherLen += outUpdate.len;
    }
    if (rem > 0) {
        msgBlob.len = rem;
        ret = OH_CryptoSymCipher_Update(encCtx, (Crypto_DataBlob *)&msgBlob, &outUpdate);
        if (ret != CRYPTO_SUCCESS) {
            goto end;
        }
        memcpy(&cipherText[cipherLen], outUpdate.data, outUpdate.len);
        cipherLen += outUpdate.len;
    }
    ret = OH_CryptoSymCipher_Final(encCtx, nullptr, &tag);
    if (ret != CRYPTO_SUCCESS) {
        goto end;
    }
    
    // 解密。
    cipherBlob = {.data = reinterpret_cast<uint8_t *>(cipherText), .len = (size_t)cipherLen};
    msgBlob.data -= strlen(plainText) - rem;
    msgBlob.len = strlen(plainText);
    ret = OH_CryptoSymCipher_Create("SM4_128|GCM|PKCS7", &decCtx);
    if (ret != CRYPTO_SUCCESS) {
        goto end;
    }
    ret = OH_CryptoSymCipherParams_SetParam(params, CRYPTO_TAG_DATABLOB, &tag);
    if (ret != CRYPTO_SUCCESS) {
        goto end;
    }
    ret = OH_CryptoSymCipher_Init(decCtx, CRYPTO_DECRYPT_MODE, keyCtx, params);
    if (ret != CRYPTO_SUCCESS) {
        goto end;
    }
    ret = OH_CryptoSymCipher_Final(decCtx, &cipherBlob, &decUpdate);
    if (ret != CRYPTO_SUCCESS) {
        goto end;
    }
end:
    OH_CryptoSymCipherParams_Destroy(params);
    OH_CryptoSymCipher_Destroy(encCtx);
    OH_CryptoSymCipher_Destroy(decCtx);
    OH_CryptoSymKeyGenerator_Destroy(genCtx);
    OH_CryptoSymKey_Destroy(keyCtx);
    OH_Crypto_FreeDataBlob(&outUpdate);
    OH_Crypto_FreeDataBlob(&tag);
    OH_Crypto_FreeDataBlob(&decUpdate);
    return ret;
}