嵌入式算法19---国家商用密码SM算法

1、国家商用密码

数据加密和解密所涉及到的算法大致可分为以下三大类：单向散列算法（杂凑算法），对称加密算法，公开密钥加密算法（非对称加密算法）。大部分算法出自国外，事实上我国国家密码管理局也发布了一系列国产商用密码算法，即SM系列，但是简称国密算法，命名上太过随意。

国密算法包括 SM1、SM2、SM3 、SM4、SM7、SM9、ZUC（祖冲之加密算法），其中SM1 和 SM7 算法不公开，其余算法已成为 ISO/IEC 国际标准。

2、国密算法

SM1、SM4、SM7、ZUC是对称算法，SM2、SM9是非对称算法，SM3是哈希算法。

2.1 SM1对称加密算法

SM1 算法是分组密码算法，对称加密，分组长度和密钥长度都为 128 位，算法安全保密强度及相关软硬件实现性能与 AES 相当。该算法不公开，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，诸如智能IC卡、智能密码钥匙、加密卡等安全产品，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。

2.2 SM2公钥密码算法

SM2为椭圆曲线（ECC）公钥加密算法，非对称加密，用来替换 RSA 算法，在不少政府网站会见到此类加密算法。

2.3 SM3杂凑算法

SM3 为密码杂凑算法，采用密码散列（hash）函数标准，用于替代 MD5/SHA-1/SHA-2 等国际算法，是在 SHA-256 基础上改进实现的一种算法，消息分组长度为 512 位，摘要值长度为 256 位。在商用密码体系中，SM3 主要用于数字签名及验证、消息认证码生成及验证、随机数生成等。据国家密码管理局表示，其安全性及效率要高于 MD5 算法和 SHA-1 算法，与 SHA-256 相当。在SM2，SM9标准中使用。

2.4 SM4对称加密算法

SM4 为无线局域网标准的分组加密算法，对称加密，用于替代 DES/AES 等国际算法，SM4 算法与 AES 算法具有相同的密钥长度和分组长度，均为 128 位，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。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。

2.5 SM7对称加密算法

SM7 算法不公开，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）。

2.6 SM9标识密码算法

SM9 为标识加密算法（Identity-Based Cryptography），非对称加密，标识加密将用户的标识（如微信号、邮件地址、手机号码等）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，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。在商用密码体系中，SM9 主要用于用户的身份认证，据新华网公开报道，SM9 的加密强度等同于 3072 位密钥的 RSA 加密算法。

2.7 ZUC祖冲之流密码算法

ZUC 为流密码算法，对称加密，该机密性算法可适用于 3GPP LTE 通信中的加密和解密，该算法包括祖冲之算法（ZUC）、机密性算法（128-EEA3）和完整性算法（128-EIA3）三个部分。用来替换RC4算法。

3、源码

商密算法中除SM1和SM7不公开外，其他几个开源。商用密码源码地址
http://www.scctc.org.cn/templates/General/index.aspx?nodeid=73
包括源码和范例，免责声明等信息，可以很方便的移植到C嵌入式软件中。

4、小节

密码算法作为国家战略资源，在大数据和云计算的时代，对信息得保护尤其重要。国家商密算法可以替代部分常用的非国产算法，但目前应用还不是很普及。