国密算法介绍

秒速五厘米 2022-11-25 01:58 182阅读 0赞

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 为对称加密。其加密强度与AES相当。该算法不公开，调用该算法时，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为非对称加密，基于ECC。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。ECC 256位（SM2采用的就是ECC 256位的一种）安全强度比RSA 2048位高，但运算速度快于RSA。

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。

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。

由于SM1、SM4加解密的分组大小为128bit，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。

**2、国密算法的安全性**

SM2算法：SM2椭圆曲线公钥密码算法是我国自主设计的公钥密码算法，包括SM2-1椭圆曲线数字签名算法，SM2-2椭圆曲线密钥交换协议，SM2-3椭圆曲线公钥加密算法，分别用于实现数字签名密钥协商和数据加密等功能。SM2算法与RSA算法不同的是，SM2算法是基于椭圆曲线上点群离散对数难题，相对于RSA算法，256位的SM2密码强度已经比2048位的RSA密码强度要高。

SM3算法：SM3杂凑算法是我国自主设计的密码杂凑算法，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。为了保证杂凑算法的安全性，其产生的杂凑值的长度不应太短，例如MD5输出128比特杂凑值，输出长度太短，影响其安全性。SHA-1算法的输出长度为160比特，SM3算法的输出长度为256比特，因此SM3算法的安全性要高于MD5算法和SHA-1算法。

SM4算法：SM4分组密码算法是我国自主设计的分组对称密码算法，用于实现数据的加密/解密运算，以保证数据和信息的机密性。要保证一个对称密码算法的安全性的基本条件是其具备足够的密钥长度，SM4算法与AES算法具有相同的密钥长度分组长度128比特，因此在安全性上高于3DES算法。

**基于Go语言的国密算法：**

同济研究院国密算法

`SM2: 国密椭圆曲线算法库`  
`. 支持Generate Key, Sign, Verify基础操作`  
`. 支持加密和不加密的pem文件格式(加密方法参见RFC5958, 具体实现参加代码)`  
`. 支持证书的生成，证书的读写(接口兼容rsa和ecdsa的证书)`  
`. 支持证书链的操作(接口兼容rsa和ecdsa)`  
`. 支持crypto.Signer接口`

`SM3: 国密Hash算法库(摘要算法)`  
`. 支持基础的sm3Sum操作`  
`. 支持hash.Hash接口`

`SM4: 国密分组密码算法库`  
`. 支持Generate Key, Encrypt, Decrypt基础操作`  
`. 提供Cipher.Block接口`  
`. 支持加密和不加密的pem文件格式(加密方法为pem block加密, 具体函数为x509.EncryptPEMBlock)`  
  
**Fabric的国密扩展方法**

一种是基于Fabric本身扩展国密包。这种改法不用对Golang标准库做任何地改动，所有的修改都在Fabric项目源码上进行；

其一，把国密的库进行移植，封装gm-crypto；

其二，扩展Fabric现有的bccsp模块；

其三，修改x509证书相关的地方。

Fabric-CA主要是为了实现对加入联盟链的成员的身份控制以及数据生成保管。Fabric-CA中，Lib，主要是接口的实现，主要在解析申请证书请求以及签发证书流程要替换为国密算法；Util，该包数据工具类，主要在证书的编解码等操作中扩展国密算法；Vendor中，替换对Fabric的包的引用，提供对国密算法的支持

在Fabric中扩展国密算法，大概有以下几个方面：第一，Fabric框架扩展支持国密算法；第二，Fabric-CA扩展支持国密算法；第三，Fabric-SDK扩展支持国密算法；第四，fabric-baseimage、fabric-baseos镜像扩展支持国密算法；第五，Fabirc框架扩展支持加载.so库。”

另一种方法是基于Golang标准库扩展国密。这种方案是直接扩充Golang标准库，改法更为清晰。