SM9学习笔记与图解（合集）
转载自：https://blog.csdn.net/samsho2/article/details/80807096
- 整体架构
整体架构分三层（如图1）：
l 接口层：提供对外接口以完成SM9功能。主要分为：
n 系统接口：主要完成KGC参与的工作。
n 功能接口：主要完成KGC不参与的工作。
l SM9功能层：提供SM9的功能模块。主要分成：
n 主密钥生成：KGC公私钥的生成。
n 用户密钥生成：生成用户私钥，用户公钥任意设定。
n 加密和解密。
n 签名和验签。
n 密钥协商。
l 底层模块：为完成SM9功能所需的各种模块。
n 核心模块：大整数运算、椭圆曲线运算和配对运算是其中最重要也是最核心的模块，将是本次开发的难点和重点。特别是配对模块，是SM9的特色。
n 密钥导出函数KDF、H1、H2、SM3为密码辅助函数。
n 随机数生成器PRN。
图1 整体架构
A.1. 系统基本功能
A.1.1 主密钥生成
主密钥生成
数字签名
密钥交换
加解密/封装
主私钥
s∈[1, N−1]
s∈[1, N−1]
s∈[1, N−1]
主私钥长
L
L
L
主公钥
Ppub=[s]P2∈G2
Ppub=[s]P1∈G1
Ppub=[s]P1∈G1
主公钥长
4L（E(Fq2)点）
2L（E(Fq)点）
2L（E(Fq)点）
私钥生成函数识别符
hid,一个字节
hid,一个字节
hid,一个字节
调用库
EC- E(Fq2)
EC- E(Fq)
EC- E(Fq)
异
同
同
A.1.2 用户公私钥生成
用户公私钥生成
数字签名
密钥交换
加解密/封装
主私钥
s∈[1, N−1]
s∈[1, N−1]
s∈[1, N−1]
主私钥长
L
L
L
用户公钥
用户标识IDA
用户标识IDA
用户标识IDA
用户公钥长
任意长度
任意长度
任意长度
用户私钥
dA∈G1，
t1=H1(IDA||hid, N)+s mod N，
t2=s×t1-1 mod N
dA=[t2]P1
dA∈G2，
t1=H1(IDA||hid, N)+s mod N，
t2=s×t1-1 mod N
dA=[t2]P2
dA∈G2，
t1=H1(IDA||hid, N)+s mod N，
t2=s×t1-1 mod N
dA=[t2]P2
用户私钥长
2L（E(Fq)点）
4L（E(Fq2)点）
4L（E(Fq2)点）
异
同
同
A.2 第2部分——数字签名算法
A.2.1 签名（User A）
A.2.2 验签（User B）
A.2.3 原理
关键是考虑签名时w的生成和验签时w的生成。
签名时：
验签时
由上面推导知，签名和验签计算的w相等，所以由w计算出来的h相等。
A.3 第3部分——密钥交换协议
A.3.1 密钥交换（User A & User B）
A.3.2 原理
首先，用户A(B)私钥的生成方式为
从以上推导可知，两个用户生成的g1,g2,g3相等，所以KDF计算出来的密钥相等。
可选步骤中的Hash比较，原理很简单。
A.4 第4部分——密钥封装和加解密
A.4.1 密钥封装（User A）
K是用户A的生成密钥，C是封装信息，用于对方解封得到相同的密钥K。
A.4.2 密钥解封（User B）
A.4.3 密钥封装原理
从以上推导可知，双方计算出来的w相等，C是一样的，所以KDF计算值相等
A.4.4 加密（User A）
流加密
分组加密
klen
k1长度+k2长度
k1长度+k2长度
k1长度
M长度
对称密码算法的密钥长度
k2长度
未定义，测试向量中为256
未定义，测试向量中为256
C2
C2=K1⊕M
C2=Enc(K1, M)
A.4.5 解密（User B）
流加密
分组加密
klen
k1长度+k2长度
k1长度+k2长度
k1长度
C2长度
对称密码算法的密钥长度
k2长度
未定义，测试向量中为256
未定义，测试向量中为256
C2
M =K1⊕C2
M=Enc(K1, C2)
A.4.6 加解密原理
同密钥封装原理
A.4.6 加解密原理
同密钥封装原理
淩亂°似流年
旧城等待，
àì夳堔傛蜴生んèń
系统管理员
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