关于国密算法 SM1，SM2，SM3，SM4 的笔记

国密即国家密码局认定的国产密码算法。主要有SM1，SM2，SM3，SM4。密钥长度和分组长度均为128位。

SM1 为对称加密。其加密强度与AES相当。该算法不公开，调用该算法时，需要通过加密芯片的接口进行调用。

SM2为非对称加密，基于ECC。该算法已公开。由于该算法基于ECC，故其签名速度与秘钥生成速度都快于RSA。ECC 256位（SM2采用的就是ECC 256位的一种）安全强度比RSA 2048位高，但运算速度快于RSA。

SM3 消息摘要。可以用MD5作为对比理解。该算法已公开。校验结果为256位。

SM4 无线局域网标准的分组数据算法。对称加密，密钥长度和分组长度均为128位。

 

由于SM1、SM4加解密的分组大小为128bit，故对消息进行加解密时，若消息长度过长，需要进行分组，要消息长度不足，则要进行填充。

 

SM2，SM3，SM4的相关文档可以参考如下链接：

http://218.241.108.63/wiki/index.php/首页

 

SM2，SM3，SM4的C代码如下：

http://files.cnblogs.com/files/TaiYangXiManYouZhe/Sm2_sm3_sm4_c%E8%AF%AD%E8%A8%80%E5%AE%9E%E7%8E%B0.zip

 

补充：

当使用特定的芯片进行SM1或其他国密算法加密时，若用多个线程调用加密卡的API时，要考虑芯片对于多线程的支持情况。

 

      随着金融安全上升到国家安全高度，近年来国家有关机关和监管机构站在国家安全和长远战略的高度提出了推动国密算法应用实施、加强行业安全可控的要求。摆脱对国外技术和产品的过度依赖，建设行业网络安全环境，增强我国行业信息系统的“安全可控”能力显得尤为必要和迫切。

      密码算法是保障信息安全的核心技术，尤其是最关键的银行业核心领域长期以来都是沿用3DES、SHA-1、RSA等国际通用的密码算法体系及相关标准，为从根本上摆脱对国外密码技术和产品的过度依赖。2010年底，国家密码管理局公布了我国自主研制的“椭圆曲线公钥密码算法”（SM2算法）。为保障重要经济系统密码应用安全，国家密码管理局于2011年发布了《关于做好公钥密码算法升级工作的通知》，要求“自2011年3月1日期，在建和拟建公钥密码基础设施电子认证系统和密钥管理系统应使用SM2算法。自2011年7月1日起，投入运行并使用公钥密码的信息系统，应使用SM2算法。”

国产密码算法介绍

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      国产密码算法（国密算法）是指国家密码局认定的国产商用密码算法，在金融领域目前主要使用公开的SM2、SM3、SM4三类算法，分别是非对称算法、哈希算法和对称算法。

      SM2算法：SM2椭圆曲线公钥密码算法是我国自主设计的公钥密码算法，包括SM2-1椭圆曲线数字签名算法，SM2-2椭圆曲线密钥交换协议，SM2-3椭圆曲线公钥加密算法，分别用于实现数字签名密钥协商和数据加密等功能。SM2算法与RSA算法不同的是，SM2算法是基于椭圆曲线上点群离散对数难题，相对于RSA算法，256位的SM2密码强度已经比2048位的RSA密码强度要高。

      SM3算法：SM3杂凑算法是我国自主设计的密码杂凑算法，适用于商用密码应用中的数字签名和验证消息认证码的生成与验证以及随机数的生成，可满足多种密码应用的安全需求。为了保证杂凑算法的安全性，其产生的杂凑值的长度不应太短，例如MD5输出128比特杂凑值，输出长度太短，影响其安全性SHA-1算法的输出长度为160比特，SM3算法的输出长度为256比特，因此SM3算法的安全性要高于MD5算法和SHA-1算法。

     SM4算法：SM4分组密码算法是我国自主设计的分组对称密码算法，用于实现数据的加密/解密运算，以保证数据和信息的机密性。要保证一个对称密码算法的安全性的基本条件是其具备足够的密钥长度，SM4算法与AES算法具有相同的密钥长度分组长度128比特，因此在安全性上高于3DES算法。

面临的机遇和挑战

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1、推广情况说明

     国家在金融领域启动国产密码算法试点工作以来，国家发改委启动了金融领域安全IC卡及密码关键产品专项支持工作，积极推动产业链发展。目前支持国密算法的软硬件密码产品共699项，包括SSL网关、数字证书认证系统、密钥管理系统、金融数据加密机、签名验签服务器、智能密码钥匙、智能IC卡、PCI密码卡等多种类型，目前已初步形成形式多样、功能互补的产品链，并保持着持续增长的势头。

2、数字认证系统（CA）的升级改造情况

      2015年2月国家商业密码管理办公室发布公告称：根据要求全国第三方电子认证服务机构针对电子认证服务系统和密钥管理系统公钥算法进行了升级改造完毕已经全面支持国产算法，同时各认证服务机构正在积极推动国产算法的应用服务改造，淘汰有安全风险以及低强度的密码算法和产品。北京天威诚信作为最早成立的第三方电子认证服务机构也最早按照国密的要求完成了电子认证服务系统的升级改造，并且同步开始对服务类型的证书应用进行升级改造，目前已经累计完成150余个企业的应用升级工作，使得企业信息系统的安全性得到了极大的提升，也为我们带来了相应的经济效益。

3、挑战和机遇

      虽然在SSL VPN、数字证书认证系统、密钥管理系统、金融数据加密机、签名验签服务器、智能密码钥匙、智能IC卡、PCI密码卡等产品上改造完毕，但是目前的信息系统整体架构中还有操作系统、数据库、中间件、浏览器、网络设备、负载均衡设备、芯片等软硬件，由于复杂的原因无法完全把密码模块升级为国产密码模块，导致整个信息系统还存在安全薄弱环节。

      作为电子认证机构这个国产密码算法排头兵来说，由于密码服务是信息化安全建设的基础服务，密码的国产化改造和推广就成为我们重要的历史使命。为了普及和推广国产密码我们可以：一方面是产品升级改造，对于国外的产品，通过国产算法的标准出海战略，让国产算法成为国际标准从而国外的产品也就能够支持；对于国产的产品，加快国产算法模块的改造和应用，真正让国产算法为信息系统的安全自主可控；另一方面是应用的宣传和推广，国产算法虽然在安全圈里面是众所周知的事情，但是在其它领域根本就没有听说。所以对于从业者来说，就要不断对用户灌输使用国产密码算法以及尽快升级到国产算法的思想。只有从以上这两个方面入手并且持之以恒，相信国家提出的信息安全领域的自主可控战略最终就会实现。