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国产密码算法

国密算法

总体介绍

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对称密码

SM1 算法是分组密码算法，分组长度为128位，密钥长度都为 128 比特，算法安全保密强度及相关软硬件实现性能与 AES 相当，算法不公开，仅以IP核的形式存在于芯片中，需要通过加密芯片的接口进行调用。

采用该算法已经研制了系列芯片、智能IC卡、智能密码钥匙、加密卡、加密机等安全产品，广泛应用于电子政务、电子商务及国民经济的各个应用领域（包括国家政务通、警务通等重要领域）。

SM2椭圆曲线公钥密码算法

SM2 为非对称加密，基于 ECC椭圆曲线密码机制，但在签名、密钥交换方面不同于ECDSA、ECDH等国际标准，而是采取了更为安全的机制。

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。

SM2推荐了一条256位的曲线作为标准曲线,ECC 256位安全强度比 RSA 2048 位高，但运算速度快于RSA。

SM2标准包括总则，数字签名算法，密钥交换协议，公钥加密算法四个部分，并在每个部分的附录详细说明了实现的相关细节及示例。

SM2算法主要考虑素域Fp和F2m上的椭圆曲线，分别介绍了这两类域的表示，运算，以及域上的椭圆曲线的点的表示，运算和多倍点计算算法。然后介绍了编程语言中的数据转换，包括整数和字节串，字节串和比特串，域元素和比特串，域元素和整数，点和字节串之间的数据转换规则。

详细说明了有限域上椭圆曲线的参数生成以及验证，椭圆曲线的参数包括有限域的选取，椭圆曲线方程参数，椭圆曲线群基点的选取等，并给出了选取的标准以便于验证。最后给椭圆曲线上密钥对的生成以及公钥的验证，用户的密钥对为（s，sP），其中s为用户的私钥，sP为用户的公钥，由于离散对数问题从sP难以得到s，并针对素域和二元扩域给出了密钥对生成细节和验证方式。总则中的知识也适用于SM9算法。

在总则的基础上给出了数字签名算法（包括数字签名生成算法和验证算法），密钥交换协议以及公钥加密算法（包括加密算法和解密算法），并在每个部分给出了算法描述，算法流程和相关示例。

数字签名算法，密钥交换协议以及公钥加密算法都使用了国家密管理局批准的SM3密码杂凑算法和随机数发生器。数字签名算法，密钥交换协议以及公钥加密算法根据总则来选取有限域和椭圆曲线，并生成密钥对。

SM2算法在很多方面都优于RSA算法（RSA发展得早应用普遍，SM2领先也很自然）

SM3杂凑算法

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。

SM3密码杂凑（哈希、散列）算法给出了杂凑函数算法的计算方法和计算步骤，并给出了运算示例。

此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。在SM2，SM9标准中使用。

此算法对输入长度小于2的64次方的比特消息，经过填充和迭代压缩，生成长度为256比特的杂凑值，其中使用了异或，模，模加，移位，与，或，非运算，由填充，迭代过程，消息扩展和压缩函数所构成。具体算法及运算示例见SM3标准。

SM4对称算法

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。

加密算法与密钥扩展算法都采用32轮非线性迭代结构。

解密算法与加密算法的结构相同，只是轮密钥的使用顺序相反，解密轮密钥是加密轮密钥的逆序。

此算法采用非线性迭代结构，每次迭代由一个轮函数给出，其中轮函数由一个非线性变换和线性变换复合而成，非线性变换由S盒所给出。

其中rki为轮密钥，合成置换T组成轮函数。轮密钥的产生与上图流程类似，由加密密钥作为输入生成，轮函数中的线性变换不同，还有些参数的区别。

SM4算法的具体描述和示例见SM4标准。

SM7对称密码

SM7算法，是一种分组密码算法，分组长度为128比特，密钥长度为128比特。

SM7适用于非接触式IC卡，应用包括:

​    身份识别类应用(门禁卡、工作证、参赛证)

​    票务类应用(大型赛事门票、展会门票)

​    支付与通卡类应用（积分消费卡、校园一卡通、企业一卡通等）

SM9标识密码算法

为了降低公开密钥系统中密钥和证书管理的复杂性，以色列科学家、RSA算法发明人之一Adi Shamir在1984年提出了标识密码（Identity-Based Cryptography）的理念。

标识密码将用户的标识（如邮件地址、手机号码、QQ号码等）作为公钥，省略了交换数字证书和公钥过程，使得安全系统变得易于部署和管理，非常适合端对端离线安全通讯、云端数据加密、基于属性加密、基于策略加密的各种场合。

2008年标识密码算法正式获得国家密码管理局颁发的商密算法型号：SM9(商密九号算法)，为我国标识密码技术的应用奠定了坚实的基础。

SM9算法不需要申请数字证书，适用于互联网应用的各种新兴应用的安全保障。如基于云技术的密码服务、电子邮件安全、智能终端保护、物联网安全、云存储安全等等。

这些安全应用可采用手机号码或邮件地址作为公钥，实现数据加密、身份认证、通话加密、通道加密等安全应用，并具有使用方便，易于部署的特点，从而开启了普及密码算法的大门。

ZUC祖冲之算法

祖冲之序列密码算法是中国自主研究的流密码算法,是运用于移动通信4G网络中的国际标准密码算法

​    该算法包括祖冲之算法(ZUC)、加密算法(128-EEA3)和完整性算法(128-EIA3)三个部分。

目前已有对ZUC算法的优化实现，有专门针对128-EEA3和128-EIA3的硬件实现与优化。

相关标准

SM2

国家标准

序号 标准编号 标准名称 发布日期 实施日期
1 GB/T 35275-2017 信息安全技术 SM2密码算法加密签名消息语法规范 2017-12-29 2018-07-01
2 GB/T 35276-2017 信息安全技术 SM2密码算法使用规范 2017-12-29 2018-07-01
3 GB/T 32918.1-2016 信息安全技术 SM2椭圆曲线公钥密码算法 第1部分：总则 2016-08-29 2017-03-01
4 GB/T 32918.2-2016 信息安全技术 SM2椭圆曲线公钥密码算法 第2部分：数字签名算法 2016-08-29 2017-03-01
5 GB/T 32918.3-2016 信息安全技术 SM2椭圆曲线公钥密码算法 第3部分：密钥交换协议 2016-08-29 2017-03-01
6 GB/T 32918.4-2016 信息安全技术 SM2椭圆曲线公钥密码算法 第4部分：公钥加密算法 2016-08-29 2017-03-01
7 GB/T 32918.5-2017 信息安全技术 SM2椭圆曲线公钥密码算法 第5部分：参数定义 2017-05-12 2017-12-01

行业标准

序号 标准编号 标准名称 行业 批准日期 实施日期
1 GM/T 0003.1-2012 SM2椭圆曲线公钥密码算法 第1部分：总则 国密 2012-03-21 2012-03-21
2 GM/T 0003.2-2012 SM2椭圆曲线公钥密码算法 第2部分：数字签名算法 国密 2012-03-21 2012-03-21
3 GM/T 0003.3-2012 SM2椭圆曲线公钥密码算法 第3部分：密钥交换协议 国密 2012-03-21 2012-03-21
4 GM/T 0003.4-2012 SM2椭圆曲线公钥密码算法 第4部分：公钥加密算法 国密 2012-03-21 2012-03-21
5 GM/T 0003.5-2012 SM2椭圆曲线公钥密码算法 第5部分：参数定义 国密 2012-03-21 2012-03-21
6 GM/T 0009-2012 SM2密码算法使用规范 国密 2012-11-22 2012-11-22
7 GM/T 0010-2012 SM2密码算法加密签名消息语法规范 国密 2012-11-22 2012-11-22
8 GM/T 0015-2012 基于SM2密码算法的数字证书格式规范 国密 2012-11-22 2012-11-22
9 GM/T 0034-2014 基于SM2密码算法的证书认证系统密码及其相关安全技术规范 国密 2014-02-13 2014-02-13
10 GM/T 0092-2020 基于SM2算法的证书申请语法规范 国密 2020-12-28 2021-07-01

SM3

国家标准

序号 标准编号 标准名称 发布日期 实施日期
1 GB/T 32905-2016 信息安全技术 SM3密码杂凑算法 2016-08-29 2017-03-01

行业标准

序号 标准编号 标准名称 行业 批准日期 实施日期
1 GM/T 0004-2012 SM3密码杂凑算法 国密 2012-03-21

SM4

国家标准

序号 标准编号 标准名称 发布日期 实施日期
1 GB/T 32907-2016 信息安全技术 SM4分组密码算法 2016-08-29 2017-03-01

行业标准

序号 标准编号 标准名称 行业 批准日期 实施日期
1 GM/T 0002-2012 SM4分组密码算法 国密 2012-03-21 2012-03-21

SM9密码算法

国家标准

序号 标准编号 标准名称 发布日期 实施日期
1 GB/T 41389-2022 信息安全技术 SM9密码算法使用规范 2022-04-15 2022-11-01
2 GB/T 38635.1-2020 信息安全技术 SM9标识密码算法 第1部分：总则 2020-04-28 2022-11-01
3 GB/T 38635.2-2020 信息安全技术 SM9标识密码算法 第2部分：算法 2020-04-28 2022-11-01

行业标准

序号 标准编号 标准名称 行业 批准日期 实施日期
1 GM/T 0080-2020 SM9密码算法使用规范 国密 2020-12-28 2021-07-01
2 GM/T 0081-2020 SM9密码算法加密签名消息语法规范 国密 2020-12-28 2021-07-01
3 GM/T 0086-2020 基于SM9标识密码算法的密钥管理系统技术规范 国密 2020-12-28 2021-07-01
4 GM/T 0085-2020 基于SM9标识密码算法的技术体系框架 国密 2020-12-28 2021-07-01
5 GM/T 0044-2016 SM9标识密码算法 国密 2016-03-28 2016-03-28
6 GM/T 0044.1-2016 SM9标识密码算法第1部分：总则 国密 2016-03-28 2016-03-28
7 GM/T 0044.2-2016 SM9标识密码算法第2部分：数字签名算法 国密 2016-03-28 2016-03-28
8 GM/T 0044.3-2016 SM9标识密码算法第3部分：密钥交换协议 国密 2016-03-28 2016-03-28
9 GM/T 0044.4-2016 SM9标识密码算法第4部分：密钥封装机制和公钥加密算法 国密 2016-03-28 2016-03-28
10 GM/T 0044.5-2016 SM9标识密码算法第5部分：参数定义 国密 2016-03-28 2016-03-28

SM9密码算法

国家标准

序号 标准编号 标准名称 发布日期 实施日期
1 GB/T 33133.1-2016 信息安全技术 祖冲之序列密码算法 第1部分：算法描述 2016-10-13 2017-05-01
2 GB/T 33133.2-2021 信息安全技术 祖冲之序列密码算法 第2部分：保密性算法 2021-10-11 2022-05-01
3 GB/T 33133.3-2021 信息安全技术 祖冲之序列密码算法 第3部分：完整性算法 2021-10-11 2022-05-01

行业标准

序号 标准编号 标准名称 行业 批准日期 实施日期
1 GM/T 0001.1-2012 祖冲之序列密码算法 第1部分：算法描述 国密 2012-03-21 2012-03-21
2 GM/T 0001.3-2012 祖冲之序列密码算法 第3部分：基于祖冲之算法的完整性算法 国密 2012-03-21 2012-03-21
3 GM/T 0001.2-2012 祖冲之序列密码算法 第2部分：基于祖冲之算法的机密性算法 国密 2012-03-21 2012-03-21
4 YD/T 2558-2013 基于祖冲之算法的LTE终端和网络设备安全技术要求 通信 2013-07-22 2013-07-22
5 YD/T 2559-2013 基于祖冲之算法的LTE终端和网络设备安全测试方法 通信 2013-07-22 2013-07-22

参考资料

  • 国家标准信息查询

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按字母分类： ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ其他