国密SM2/SM3/SM4算法技术规范详解

国密SM2、SM3和SM4是我国自主研发的一系列加密算法，它们构成了中国商用密码体系的核心部分。SM2是椭圆曲线公钥加密算法，SM3为散列函数算法，SM4则是一种分组加密算法。在理解这些技术规范文档之前，有必要先对加密算法的基本原理有所了解。 加密算法通常分为对称加密和非对称加密两大类。非对称加密，又称公钥加密，使用一对密钥，一个公开，一个保密，用于数据的加密和解密。对称加密则使用单一密钥，密钥的保密性至关重要。散列函数则是将任意长度的输入数据变换成固定长度的输出，是一种单向加密方式，通常用于验证数据的完整性和一致性。 下面将分别介绍国密SM2、SM3和SM4算法： 1. 国密SM2算法： 国密SM2算法属于非对称加密算法，基于椭圆曲线密码学(ECC)原理。它主要用于密钥交换、数字签名以及数据加密。在密钥交换中，SM2算法允许通信双方通过不安全的通道交换密钥，而不泄露实际的密钥信息。数字签名使用私钥对数据进行签名，任何人都能使用相应的公钥来验证签名的有效性，但无法伪造签名。 国密SM2算法主要包括以下步骤： - 密钥对生成：在一定的椭圆曲线上，根据给定的参数，生成一个私钥和对应的公钥。 - 加密：使用对方的公钥对数据进行加密。 - 解密：使用自己的私钥对加密后的数据进行解密。 2. 国密SM3算法： 国密SM3算法是一种散列函数算法，它可以将任意长的输入数据处理成256位的输出，也就是生成一个长度为256位的散列值。SM3算法的特点是高效、安全，并且抗碰撞性良好，即很难找到两个不同的输入数据，使得它们的散列值相同。 SM3散列函数算法的具体步骤如下： - 预处理：包括填充和分组等步骤，将输入数据转化为一定格式的位串。 - 迭代处理：通过迭代压缩函数，处理每个数据分组，最终生成256位的散列值。 3. 国密SM4算法： 国密SM4算法是一种分组密码算法，用于数据的加密和解密。它属于对称加密算法，支持128位的分组长度和128位的密钥长度，具有较高的安全性。SM4算法的结构基于Feistel网络，通过多个轮函数的迭代处理数据，以达到加密的目的。 SM4算法的关键步骤包括： - 密钥调度：将128位的主密钥扩展为40组轮密钥，每组轮密钥用于一轮的加解密过程。 - 加解密过程：数据分组依次经过32轮的变换，每轮使用不同的轮密钥进行计算。 在实际应用中，这三种算法往往相互配合，确保数据传输的安全。例如，首先使用SM3算法对数据进行散列运算，确保数据的完整性。然后，使用SM4算法进行数据的加密，保证数据的机密性。在需要身份验证的场合，比如数字签名，可以使用SM2算法来确保身份的不可否认性。 技术规范文档通常会详细描述算法的具体实现步骤、参数定义、运算规则、性能要求等，为开发者和研究人员提供参考和依据。掌握这些技术规范对于理解和应用这些算法至关重要，对于推进我国的商用密码学研究和信息安全产业的发展具有重要意义。