中移（苏州）软件技术有限公司面试问题与解答（1）—— 可信计算国密标准
接前一篇文章：中移（苏州）软件技术有限公司面试问题与解答（0）—— 面试感悟与问题记录
本文参考以下文章：
信息安全第五篇（国密加密算法）_domestic encryption algorithm-CSDN博客
国密加密算法有多安全呢？
特此致谢！
本文对于中移（苏州）软件技术有限公司面试问题中的“（16）是否了解可信计算国密标准？请介绍一下。”进行解答与解析。
一、什么是国密？
主要有：SM1、SM2、SM3、SM4。密钥长度和分组长度均为128位。
顾名思义，国密就是国产化的密码算法，即国家密码局认定的国产密码算法。在我们日常开发过程中会接触到各种各样的密码算法，如RSA、SHA256 等等。为了达到更高的安全等级，许多大公司和国家会制定自己的密码算法。国密就是这样一组由中国国家密码管理局制定的密码算法。在国际形势越发复杂多变的今天，密码算法的国产化替代，在一些领域已经成为了一股势不可挡的潮流。
国密的官方名称为国家商用密码，简称商密，拼音缩写是SM。这也是国密标准中SM1/2/3/4/7/9等算法名称的来源。国密算法的命名方式非常简单直接，就像“绵阳九所”、“二机部”一样，都是“分类+序号”的组合。其中SM1和SM4是对称算法，对标AES；SM2 是非对称算法，对标RSA、ECDSA；SM3是摘要算法，对标MD5。
在基础的国密算法之上，可以构造一个国密的垂直生态，比如实现国密算法的硬件、提供国密支持的密码库、加入国密流程的TLS握手协议等等。正如安全需要纵深防御一样，基于国密的信任链也需要有全软件栈上的支持。
二、国密算法介绍
- SM1
SM1算法是国家密码管理部门审批的分组密码算法。分组长度和密钥长度都为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。该算法不公开，仅以IP核的形式存在于芯片中。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）。
SM1与AES的对比如下表所示：
| SM1 | AES | |
| 算法结构 | 基本椭圆曲线（ECC） | Substitution-Permutation |
| 区块长度 | 128bit | 128bit |
| 密钥长度 | 128bit | 2048-4096bit |
| 秘钥生成速度 | 快 | 中 |
| 解密加密速度 | 快 | 快 |
- SM2
SM2算法和RSA算法都是公钥密码算法。SM2算法是一种更先进安全的算法，在我国商用密码体系中被用来替换RSA算法。SM2性能更优更安全：密码复杂度高、处理速度快、机器性能消耗更小。
| SM2 | RSA | |
|---|---|---|
| 秘钥长度 | 基本椭圆曲线（ECC） | 基于特殊的可逆模幂运算 |
| 计算复杂度 | 完全指数级 | 亚指数级 |
| 存储空间 | 192-256bit | 2048-4096bit |
| 秘钥生成速度 | 较RSA算法快百倍以上 | 慢 |
| 解密加密速度 | 较快 | 一般 |
- SM3
SM3是摘要加密算法。国产SM3是中国国家密码管理局于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 | SHA-256 | |
| 算法结构 | Merkle-Damgard结构 | 基于特殊的可逆模幂运算 |
| 消息长度 | 2^64位 | < 2^64位 |
| 分组长度 | 512位 | 512位 |
| 摘要长度 | 256位 | 256位 |
| 计算步骤 | 64步 | 64步 |
| 加密速度 | 快 | 快 |
- SM4
SM4算法是一个分组算法，用于无线局域网产品。该算法的分组长度为128比特，密钥长度为128比特。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。
| SM4 | 3DES | DES | |
| 算法结构 | 非平衡Feistel | 使用标准的算术和逻辑运算 | 使用标准的算术和逻辑运算 |
| 计算轮数 | 32 | 48 | 16 |
| 分组长度 | 128位 | 128位 | 64 |
| 密钥长度 | 128位 | 128位 | 64 |
| 有效密钥长度 | 112位 | 128位 | 56 |
| 性能 | 快 | 中 | 中 |
| 安全性 | 快 | 中 | 低 |
- SM7
SM7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
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。
三、国密应用场景
当谈论国密支持时，并不仅仅单独指可以用某一种国密算法进行加解密，而是指嵌合入国密的生态，支持某种国密的应用场景。
作为国家密码管理局制定的密码算法，国密广泛应用于电子政务（包括国家政务通、警务通等重要领域）、信创及金融业的各个应用领域。
- 政府和金融的身份认证终端。依照现行有关规定，许多涉及政府和金融的身份认证终端（诸如 USBKey、智能 IC 卡、银行卡终端等）都需要提供对国密的支持。
- 国产开源操作系统。许多主打国产替代的开源操作系统，会提供基于国密的安全加固功能。比如龙蜥操作系统 (Anolis OS) 提到自己实现了全栈国密能力；OpenEuler也在做国密相关的一些功能，比如基于国密数字证书扩展了EFI的数字签名。
- 信创产品。还有许多做信创生意的厂商，围绕国密推出符合相关标准的产品。例如支持使用国密算法做数字签名的PDF工具、支持国密接入标准的音视频软件等等。
- 基于国密TLS协议的生态。也是在日常开发中接触得最多的。譬如各种国产CA厂商、支持了国密TLS的许许多多密码库和浏览器，以及国密接入的VPN和网关等等。
至此，中移（苏州）软件技术有限公司面试问题中的“（16）是否了解可信计算国密标准？请介绍一下。”就解答完了。