SM4 暗号化・復号オンラインツール

SM4 の要点まとめ

SM4 とは？

// SM4-CBC with PKCS#7 padding using Node.js and its bundled OpenSSL 3.
// Key and IV are both exactly 16 bytes (32 hex digits).
const crypto = require('node:crypto');

const key = Buffer.from('0123456789abcdeffedcba9876543210', 'hex');
const iv = Buffer.from('fedcba98765432100123456789abcdef', 'hex');

const cipher = crypto.createCipheriv('sm4-cbc', key, iv);
const ciphertext = Buffer.concat([cipher.update('hello', 'utf8'), cipher.final()]);
console.log(ciphertext.toString('base64')); // fUQPRg2HAXHGz5ZslzCpSQ==

const decipher = crypto.createDecipheriv('sm4-cbc', key, iv);
const plaintext = Buffer.concat([decipher.update(ciphertext), decipher.final()]);
console.log(plaintext.toString('utf8')); // hello

SM4 ツールの主な機能

主要ライブラリにおける SM4 の既定値

SM4 暗号化・復号の例

鍵 0123456789abcdeffedcba9876543210、平文（hex）0123456789abcdeffedcba9876543210

681edf34d206965e86b3e94f536e4246

鍵 0123456789abcdeffedcba9876543210、IV fedcba98765432100123456789abcdef、平文：SM4 interop test: order 20260911-0042

Wi6BuLpov8RndEfedUyLXFvDRnLMoo7T6O04Q83IzKDuDvPQ2S5clq+cEQXMvy/y

上の暗号文を IV 00000000000000000000000000000000 で復号

16 バイト分の化けたデータの後に ": order 20260911-0042"

SM4 暗号化・復号ツールの使い方

1. 1

   ライブラリのプリセット、またはモードとパディングを選ぶ

   相手側のライブラリがわかっていれば、「ライブラリの既定値に合わせる」で選びます。わからなければ暗号化か復号を選び、モードとパディングを相手に合わせます。ストリームモード（CTR・CFB・OFB）にはパディングがないため、これらのモードではパディングの選択欄が無効になります。

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   鍵と IV を入力する

   どちらもちょうど 16 バイトです。文字列の表記形式（16 進数・テキスト・Base64）を選び、バイト数カウンターが緑に変わることを確認します。「ランダム生成」ボタンで新しい値を作れます。

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   入力を貼り付ける

   暗号化では、テキスト（UTF-8 または GBK）を入力するか、16 進数のバイト列を貼り付けます。復号では、暗号文を貼り付けて Base64 か 16 進数かを指定します。結果は入力と同時に更新されます。

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   結果をコピーするか、往復で確認する

   出力をコピーするか、「この暗号文を復号」をクリックして、同じ鍵と IV のまま復号タブへ引き継ぎます。OpenSSL パネルには、結果を再現するコマンドが表示されます。

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   復号に失敗したら診断結果を読む

   診断結果には、入力が読めるテキストに復号される設定が一覧表示されます。クリック 1 回で適用するか、先頭 16 バイトだけが失敗している場合は表示される注記を読んでください。それは IV が原因であることを示しています。

SM4 の復号に失敗する原因

鍵（テキスト）: 0123456789abcdeffedcba9876543210  -> 32 バイト、拒否される

鍵（16 進数）:  0123456789abcdeffedcba9876543210  -> 16 バイト

暗号化: SM4/CBC/PKCS5Padding
復号:   SM4/ECB/PKCS5Padding  -> bad decrypt

暗号化: SM4/CBC/PKCS5Padding
復号:   SM4/CBC/PKCS5Padding、IV も同じ

復号 IV 00000000000000000000000000000000
-> 16 バイトの化けたデータ + ": order 20260911-0042"

復号 IV fedcba98765432100123456789abcdef
-> "SM4 interop test: order 20260911-0042"

Wi6BuLpov8RndEfedUyLXFvDRnLMoo7T6O04Q83IzKDuDvPQ2S5clq+cEQXMvy/y  16 進数として読む -> 無効

Wi6BuLpov8RndEfedUyLXFvDRnLMoo7T6O04Q83IzKDuDvPQ2S5clq+cEQXMvy/y  Base64 として読む -> 48 バイト

ゼロパディング: 61 62 00  -> 復号結果 61 62

PKCS#7:         61 62 00  -> 復号結果 61 62 00

Java:    Cipher.getInstance("SM4")  -> ECB + PKCS#7
OpenSSL: openssl enc -sm4           -> CBC

Java:    Cipher.getInstance("SM4/CBC/PKCS5Padding")
OpenSSL: openssl enc -sm4-cbc

"国密SM4 test".getBytes()  // 中国語版 Windows の JDK <= 17 では GBK
-> ECB 暗号文 3188d06cf28db70092f8753cbd5ee518

"国密SM4 test".getBytes(StandardCharsets.UTF_8)
-> ECB 暗号文 d830308b0ae4fa7b9a2b5d59f7f65ca5

SM4 のオンライン暗号化が役立つ場面

バックエンドとフロントエンドで SM4 の出力を一致させる

Java のサービスと Web クライアントで、同じテキストから異なる暗号文ができてしまう。そんなときは、それぞれのライブラリのプリセットで両側をここで再現し、どのパラメーターが違うのかを確認できます。

連携先システムの復号失敗をデバッグする

連携先から届いた SM4 暗号文が復号できない。取り決めた鍵と IV と一緒に貼り付ければ、相手が実際に使ったモード、パディング、エンコーディングを診断機能が突き止めます。

SM4 実装を検証する

実装を本番データに近づける前に、このページの GB/T 32907 テストベクトルで自分のコードを確認し、続けて CBC の往復結果を比較します。

SM4 への移行に向けてテストデータを用意する

システムを AES から SM4 に移行するとき、既知の鍵・IV・暗号文の組をここで生成し、新しいテストのフィクスチャとして使えます。

ブロック暗号モードの挙動を確かめる

同一のブロック 2 つを ECB と CBC で暗号化したり、間違った IV で復号したりして、暗号文と出力の何が変わるかを観察できます。

SM4 と暗号利用モードの仕組み

ブロック長、鍵長、ラウンド数

SM4 は 128 ビットの鍵を使い、128 ビットのブロックを 32 ラウンドかけて暗号化します。各ラウンドでは 32 ビットのワードに 8 ビットの S ボックスを適用し、続いて、そのワードと自身を 4 通りに巡回シフトした値との XOR を取る線形変換を行います。復号では同じ 32 ラウンドを、ラウンド鍵を逆順にして実行します。

ECB：各ブロックを独立に処理

ECB は 16 バイトのブロックをそれぞれ独立に暗号化します。IV は不要ですが、同じ平文ブロックは同じ暗号文ブロックになるため、データのパターンが見えたままになります。入力が 16 バイトの倍数でない限り、パディングが必要です。

CBC：ブロックの連鎖と IV

CBC は各平文ブロックを暗号化する前に直前の暗号文ブロックと XOR し、最初のブロックには IV を使います。IV が関わるのは最初のブロックだけなので、IV が間違っていると平文の先頭 16 バイトだけが壊れ、最後のブロックにあるパディングは無傷のまま残ります。そのため、エラーがまったく出ないこともよくあります。

CTR・CFB・OFB：SM4 をストリーム暗号として使う

これらのモードはカウンターやフィードバック値を暗号化し、その結果をデータと XOR します。そのため暗号文は平文と同じ長さになり、パディングはありません。CTR では、OpenSSL と同じく 16 バイトの IV 全体を 1 つの 128 ビットのビッグエンディアンのカウンターとしてインクリメントします。IV が間違っていると、CTR と OFB ではメッセージ全体が化けますが、CFB では最初のブロックだけが化けます。

パディングの規則

PKCS#7 は値 n のバイトを 1〜16 個追加するので、すでにブロックの整数倍になっているメッセージにも 1 ブロック分のパディングが付きます。ゼロパディングは必要なときだけ 0x00 を追加し、復号時には末尾のゼロをすべて取り除きます。パディングなしではデータに手を加えず、ブロックの整数倍に満たない入力は拒否します。

SM4 暗号化のベストプラクティス

新規の設計では ECB を選ばない

ECB はどのブロックどうしが同じかを漏らします。すでに ECB を使っている既存システムに合わせる場合を除き、CBC か CTR を使ってください。

メッセージごとに新しいランダムな IV を使う

IV は秘密にする必要はありませんが、同じ鍵のもとで繰り返してはいけません。メッセージごとにランダムに生成し、暗号文と一緒に保存または送信してください。

暗号文を認証する

ブロック暗号の利用モードを定めた中国の標準 GB/T 17964-2021 は、そこに記載されたモードが守るのは機密性であって完全性ではない、と明記しています。CBC では IV の 1 バイトを変えるだけで pay=100.00 が pay=900.00 に変わり、それでも復号は成功します。IV と暗号文に対する MAC を計算し、復号の前に検証してください。たとえば HMAC ジェネレーターを使えます。

すべてのパラメーターをインターフェース仕様書に書く

「SM4 で暗号化」だけでは仕様とはいえません。モード、パディング、鍵と IV のエンコード方法、平文の文字コード、暗号文が 16 進数か Base64 かを明記してください。

本番の鍵を Web ページやソースコードに置かない

このページはテスト用の鍵で使ってください。本番の鍵は鍵管理システムやハードウェアセキュリティモジュール（HSM）で管理し、貼り付けたりコミットしたりせず、実行時に読み込むべきものです。

SM4 暗号化に関するよくある質問