国密算法

国密算法由国家密码局发布，包含SM1\ SM2\ SM3\ SM4\ SSF33算法;国际算法由美国的安全局发布，是现今最通用的商用算法。今天就以分组密码算法(SM4)、公钥密码算法(SM2)、摘要算法(SM3)为例，和大家谈谈国米算法。
#分组密码算法——国产SM4
分组密码就是将明文数据按固定长度进行分组，然后在同一密钥控制下逐组进行加密，从而将各个明文分组变换成一个等长的密文分组的密码。其中二进制明文分组的长度称为该分组密码的分组规模。
##分组密码的实现原则如下：
(1)必须实现起来比较简单,知道密钥时加密和脱密都十分容易,适合硬件和(或)软件实现.
(2)加脱密速度和所消耗的资源和成本较低,能满足具体应用范围的需要.

##分组密码的设计基本遵循混淆原则和扩散原则。

• 混淆原则就是将密文、明文、密钥三者之间的统计关系和代数关系变得尽可能复杂，使得敌手即使获得了密文和明文，也无法求出密钥的任何信息;即使获得了密文和明文的统计规律，也无法求出明文的任何信息。
• 扩散原则就是应将明文的统计规律和结构规律散射到相当长的一段统计中去。也就是说让明文中的每一位影响密文中的尽可能多的位，或者说让密文中的每一位都受到明文中的尽可能多位的影响。

SM4算法
2006年我国公布了无限局域网产品使用的SM4密码算法。这是我国第一次公布自己的商用密码算法。
SM4算法的整体结构图：

国际DES算法也是分组密码算法，其和SM4算法的目的都是为了加密保护静态储存和传输信道中的数据，对比信息见下图：

从算法上看，国产SM4算法在计算过程中增加非线性变换，理论上能大大提高其算法的安全性，并且由专业机构进行了密码分析，民间也对21轮SM4进行了差分密码分析，结论均为安全性较高。

#公钥密码算法——国产SM2

公钥密码学与其他密码学完全不同, 使用这种方法的加密系统，不仅公开加密算法本身，也公开了加密用的密钥。
公钥密码系统与只使用一个密钥的对称传统密码不同，算法是基于数学函数而不是基于替换和置换。公钥密码学是非对称的，它使用两个独立的密钥，即密钥分为公钥和私钥，因此称双密钥体制。双钥体制的公钥可以公开，因此称为公钥算法。
公钥算法的出现，给密码的发展开辟了新的方向。公钥算法虽然已经历了20多年的发展，但仍具有强劲的发展势头，在鉴别系统和密钥交换等安全技术领域起着关键的作用
公钥算法的加密与解密由不同的密钥完成，并且从加密密钥得到解密密钥在计算上是不可行的。通常，公钥算法的两个密钥中任何一个都可以作为加密而另一个用作解密，但不是所有的公钥算法都是如此。

SM2算法
SM2算法由国家密码管理局于2010年12月17日发布，全称为椭圆曲线算法。椭圆曲线并不是椭圆，之所以称为椭圆曲线是因为它们是用三次方程来表示的，并且该方程与计算椭圆周长的方程相似。一般而言，椭圆曲线的三次方程形为：y2+axy+by=x3+cx2+dx+e [其中a,b,c,d和e是满足某些条件的实数，因为方程中的指数最高是3，所以我们称之为三次方程，或者说方程的次数为3],SM2算法使用的方程为：y2= x3 + ax + b。
SM2算法实现如下：
(1) 选择Ep(a,b)的元素G,使得G的阶n是一个大素数
(2) G的阶是指满足nG=O的最小n值
(3) 秘密选择整数k，计算B=kG，然后公开(p,a,b,G,B)，B为公钥，保密k，k为私钥
加密M：先把消息M变换成为Ep(a,b)中一个点Pm，然后，选择随机数r，计算密文Cm={rG,Pm+rP)，如果r使得rG或者rP为O，则要重新选择r。
解密Cm: (Pm+rP)-k(rG)=Pm+rkG-krG=Pm
　　现今对椭圆曲线研究的时间短，经过许多优秀的数学家的努力，至今一直没有找到亚指数级算法。正是由于目前所知求解ECDLP的最好方法是指数级的，这使得我们选用SM2算法作加解密及数字签名时，所要求的密钥长度比RSA要短得多。
　　国际的RSA算法和国产的SM2算法的主要特性对比如下：

#摘要算法——国产SM3
　　摘要函数在密码学中具有重要的地位,被广泛应用在数字签名,消息认证,数据完整性检测等领域。摘要函数通常被认为需要满足三个基本特性：碰撞稳固性,原根稳固性和第二原根稳固性。
　　2005年,Wang等人给出了MD5算法和SHA-1算法的碰撞攻击方法，现今被广泛应用的MD5算法和SHA-1算法不再是安全的算法。
　　SM3密码摘要算法是中国国家密码管理局2010年公布的中国商用密码杂凑算法标准。SM3算法适用于商用密码应用中的数字签名和验证，是在SHA-256基础上改进实现的一种算法。SM3算法采用Merkle-Damgard结构，消息分组长度为512位，摘要值长度为256位。
　　SM3算法的压缩函数与SHA-256的压缩函数具有相似的结构,但是SM3算法的设计更加复杂,比如压缩函数的每一轮都使用2个消息字。
　　现今为止，SM3算法的安全性相对较高。

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