与DES和AES算法相似，国密SM4算法是一种分组加密算法。SM4分组密码算法是一种迭代分组密码算法，由加解密算法和密钥扩展算法组成。
SM4是一种Feistel结构的分组密码算法，其分组长度和密钥长度均为128bits。加密算法和密钥扩展算法迭代轮数均为32轮。SM4加解密过程的算法相同但是轮密钥的使用顺序相反。
SM4密码算法使用模2加和循环移位作为基本运算。
密钥扩展算法：SM4算法使用128位的加密密钥，并采用32轮迭代加密结构，每一轮加密使用一个32位的轮密钥，总共使用32个轮密钥。因此需要使用密钥扩展算法，从加密密钥中产生32个轮密钥。
SM4加解密流程
SM4算法的加密大致流程如下：
密钥：加密密钥的长度为128比特，表示为MK = (MK 0 , MK 1 , MK 2 , MK 3 )，其中MK i 为32位，轮密钥表示为(rk 0 , rk 1 , ……, rk 31 )，其中rk i 为32位。
轮函数F：假设输入为(X 0 , X 1 , X 2 , X 3 )，X i 为32位，则轮函数F为：F=(X 0 , X 1 , X 2 , X 3 , rk) = X 0 ⊕ T(X 1 ⊕ X 2 ⊕ X 3 ⊕ r k )
合成置换：T函数是一个可逆变换，由一个非线性变换r和线性变换L复合而成的，即T( )=L(r( ))
非线性变换有四个并行的S盒构成的，设输入为A=(a 0 , a 1 , a 2 , a 3 )，输出为B=(b 0 , b 1 , b 2 , b 3 )，其中a i 和b i 为8位。每个S盒的输入都是一个8位的字节，将这8位的前四位对应的16进制数作为行编号，后四位对应的16进制数作为列编号，然后用相应位置中的字节代替输入的字节。下图为S盒置换表：
线性变换L：线形变换的输入就是S盒的输出，即C=L(B)=B ⊕ (B<<<2) ⊕ (B<<<10) ⊕ (B<<<18) ⊕ (B<<<24)，线性变换的输入和输出都是32位的。
经过了32轮的迭代运算后，最后再进行一次反序变换即可得到加密的密文，即密文C=(Y 0 , Y 1 , Y 2 , Y 3 )=R(X 32 . X 33 , X 34 , X 35 )=(X 35 , X 34 , X 33 , X 32 )。
SM4算法的解密流程和加密流程一致，只不过轮密钥的使用顺序变成了(rk 31 , rk 30 , ……, rk 0 )
密钥扩展算法
密钥参量：轮密钥由加密密钥生成。FK=(FK 0 , FK 1 , FK 2 , FK 3 )为系统参数，以及固定参数CK=(CK 0, CK 1 , ……, CK 31 )，其中FK i 和CK i 均为32位并用于密钥扩展算法。
系统参数FK的具体取值如下：
FK 0 =(A3B1BAC6), FK 1 =(56AA3350), FK 2 =(677D9197), FK 3 =(B27022DC)
固定参数CK的具体取值如下：
密钥扩展方法：设(K 0 , K 1 , K 2 , K 3 )=(MK 0 ⊕FK 0 , MK 1 ⊕FK 1 , MK 2 ⊕FK 2 , MK 3 ⊕FK 3 )
则rk i =K i+4 =K i ⊕T‘(K i+1 ⊕K i+2 ⊕K i+3 ⊕CK i )
其中T’()是将原来的T()中的线形变换L()替换成L'(B)=B⊕(B<<<13)⊕(B<<<23)