C#实战：手把手教你实现SM4加密解密

为什么需要SM4加密？

最近有朋友问我：”C#里怎么搞SM4加密啊？” 这让我想起现在数据安全越来越重要了。SM4可是咱们国家密码局认证的商业密码算法，安全性杠杠的，很多政府项目和金融系统都在用。比起老外的AES算法，SM4在本地化项目里更吃香，毕竟符合国家安全标准嘛。今天我就用最接地气的方式，带你从零实现这个加密神器。

准备工作：搭建加密战场

开工前得备好工具：Visual Studio（2019或更高版本）和.NET 5+环境。新建控制台项目后，先装个关键NuGet包：

Install-Package Portable.BouncyCastle -Version 1.9.0

这个开源库帮我们省掉造轮子的功夫。接着创建SM4工具类：

public class SM4Util
private const int BlockSize = 16; // 128位分组
private static readonly uint[] CK = { ... }; // 系统参数
// 密钥扩展数组初始化代码...
}

加密核心：四步搞定数据转换

SM4加密就像做一道秘制料理，分四个关键步骤：

• 步骤1：把16字节明文拆成4个整数（X0-X3）
• 步骤2：进行32轮迭代变换，每轮用轮密钥搅动数据
• 步骤3：最后反序合并成密文

核心的T变换函数长这样：

private uint T(uint data)
// S盒替换（非线性变换）
byte[] bytes = BitConverter.GetBytes(data);
for (int i = 0; i < 4; i++)
bytes[i] = SBox[bytes[i]];
// 线性变换L
uint result = BitConverter.ToUInt32(bytes, 0);
return result ^ RotateLeft(result, 13) ^ RotateLeft(result, 23);
}

解密操作：逆向拼图游戏

解密就是加密的倒放版本，但别被吓到，其实就三招：

具体代码几乎是对称的：

public byte[] Decrypt(byte[] input, byte[] key)
uint[] roundKeys = GenerateRoundKeys(key);
Array.Reverse(roundKeys); // 关键！反转密钥顺序
// 后续流程与加密类似...
}

实战演练：加密文件真简单

拿个txt文件测试下成果：

var sm4 = new SM4Util;
byte[] key = Encoding.UTF8.GetBytes("MySecretKey12345"); // 128位密钥
// 加密
byte[] encrypted = sm4.Encrypt(File.ReadAllBytes("test.txt"), key);
File.WriteAllBytes("encrypted.sm4", encrypted);
// 解密
byte[] decrypted = sm4.Decrypt(encrypted, key);
Console.WriteLine(Encoding.UTF8.GetString(decrypted));

跑起来如果看到原文内容，恭喜你成功了！记得密钥要保管好，最好用KeyVault或环境变量存储。

避坑指南：新手常遇的雷区

最后分享几个血泪教训：

• 密钥长度：必须128位（16字符），用key.Length != 16校验
• 中文乱码：加解密都用Encoding.UTF8保持编码一致
• 性能优化：大文件加密时用Buffer.BlockCopy分段处理
• 模式选择：ECB模式简单但不够安全，建议用CBC模式并添加IV向量

遇到报错别慌，在T函数里加断点，观察S盒替换后的值对不对，八成能定位问题。