淺談國(guó)密算法

國(guó)密算法是我國(guó)自主研發(fā)創(chuàng)新的一套數(shù)據(jù)加密處理系列算法。從SM1-SM4分別實(shí)現(xiàn)了對(duì)稱(chēng)、非對(duì)稱(chēng)、摘要等算法功能。特別適合應(yīng)用于嵌入式物聯(lián)網(wǎng)等相關(guān)領(lǐng)域，完成身份認(rèn)證和數(shù)據(jù)加解密等功能。當(dāng)然，默認(rèn)的前提條件是算法密鑰必須保證安全性，因此要將國(guó)密算法嵌入到硬件加密芯片中結(jié)合使用。

01 使用國(guó)密算法的意義

隨著金融安全上升到國(guó)家安全高度，近年來(lái)國(guó)家有關(guān)機(jī)關(guān)和監(jiān)管機(jī)構(gòu)站在國(guó)家安全和長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略的高度提出了推動(dòng)國(guó)密算法應(yīng)用實(shí)施、加強(qiáng)行業(yè)安全可控的要求。擺脫對(duì)國(guó)外技術(shù)和產(chǎn)品的過(guò)度依賴(lài)，建設(shè)行業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全環(huán)境，增強(qiáng)我國(guó)行業(yè)信息系統(tǒng)的“安全可控”能力顯得尤為必要和迫切。

密碼算法是保障信息安全的核心技術(shù)，尤其是最關(guān)鍵的銀行業(yè)核心領(lǐng)域長(zhǎng)期以來(lái)都是沿用3DES、SHA-1、RSA等國(guó)際通用的密碼算法體系及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。2010年底，國(guó)家密碼管理局公布了我國(guó)自主研制的“橢圓曲線(xiàn)公鑰密碼算法”（SM2算法）。為保障重要經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)密碼應(yīng)用安全，國(guó)家密碼管理局于2011年發(fā)布了《關(guān)于做好公鑰密碼算法升級(jí)工作的通知》，要求“自2011年3月1日起，在建和擬建公鑰密碼基礎(chǔ)設(shè)施電子認(rèn)證系統(tǒng)和密鑰管理系統(tǒng)應(yīng)使用國(guó)密算法。自2011年7月1日起，投入運(yùn)行并使用公鑰密碼的信息系統(tǒng)，應(yīng)使用SM2算法。”

02 國(guó)密算法介紹

國(guó)密即國(guó)家密碼局認(rèn)定的國(guó)產(chǎn)密碼算法。主要有SM1，SM2，SM3，SM4。密鑰長(zhǎng)度和分組長(zhǎng)度均為128位。

SM1 為對(duì)稱(chēng)加密。其加密強(qiáng)度與AES相當(dāng)。該算法不公開(kāi)，調(diào)用該算法時(shí)，需要通過(guò)加密芯片的接口進(jìn)行調(diào)用。

SM2為非對(duì)稱(chēng)加密，基于ECC，該算法已公開(kāi)。由于該算法基于ECC，故其簽名速度與秘鑰生成速度都快于RSA。ECC 256位（SM2采用的就是ECC 256位的一種）安全強(qiáng)度比RSA 2048位高，但運(yùn)算速度快于RSA。

SM3 消息摘要?？梢杂肕D5作為對(duì)比理解。該算法已公開(kāi)，校驗(yàn)結(jié)果為256位。

SM4 無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的分組數(shù)據(jù)算法。對(duì)稱(chēng)加密，密鑰長(zhǎng)度和分組長(zhǎng)度均為128位。

由于SM1、SM4加解密的分組大小為128bit，故對(duì)消息進(jìn)行加解密時(shí)，若消息長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，需要進(jìn)行分組，要消息長(zhǎng)度不足，則要進(jìn)行填充。

03 國(guó)密算法的安全性

SM2算法：SM2橢圓曲線(xiàn)公鑰密碼算法是我國(guó)自主設(shè)計(jì)的公鑰密碼算法，包括SM2-1橢圓曲線(xiàn)數(shù)字簽名算法，SM2-2橢圓曲線(xiàn)密鑰交換協(xié)議，SM2-3橢圓曲線(xiàn)公鑰加密算法，分別用于實(shí)現(xiàn)數(shù)字簽名密鑰協(xié)商和數(shù)據(jù)加密等功能。SM2算法與RSA算法不同的是，SM2算法是基于橢圓曲線(xiàn)上點(diǎn)群離散對(duì)數(shù)難題，相對(duì)于RSA算法，256位的SM2密碼強(qiáng)度已經(jīng)比2048位的RSA密碼強(qiáng)度要高。

SM3算法：SM3雜湊算法是我國(guó)自主設(shè)計(jì)的密碼雜湊算法，適用于商用密碼應(yīng)用中的數(shù)字簽名和驗(yàn)證消息認(rèn)證碼的生成與驗(yàn)證以及隨機(jī)數(shù)的生成，可滿(mǎn)足多種密碼應(yīng)用的安全需求。為了保證雜湊算法的安全性，其產(chǎn)生的雜湊值的長(zhǎng)度不應(yīng)太短，例如MD5輸出128比特雜湊值，輸出長(zhǎng)度太短，影響其安全性。SHA-1算法的輸出長(zhǎng)度為160比特，SM3算法的輸出長(zhǎng)度為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分組密碼算法是我國(guó)自主設(shè)計(jì)的分組對(duì)稱(chēng)密碼算法，用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的加密/解密運(yùn)算，以保證數(shù)據(jù)和信息的機(jī)密性。要保證一個(gè)對(duì)稱(chēng)密碼算法的安全性的基本條件是其具備足夠的密鑰長(zhǎng)度，SM4算法與AES算法具有相同的密鑰長(zhǎng)度分組長(zhǎng)度128比特，因此在安全性上高于3DES算法。

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