淺談國密算法

國密算法是我國自主研發(fā)創(chuàng)新的一套數(shù)據(jù)加密處理系列算法。從SM1-SM4分別實現(xiàn)了對稱、非對稱、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，因此要將國密算法嵌入到硬件加密芯片中結(jié)合使用。

01 使用國密算法的意義

隨著金融安全上升到國家安全高度，近年來國家有關(guān)機(jī)關(guān)和監(jiān)管機(jī)構(gòu)站在國家安全和長遠(yuǎn)戰(zhàn)略的高度提出了推動國密算法應(yīng)用實施、加強(qiáng)行業(yè)安全可控的要求。擺脫對國外技術(shù)和產(chǎn)品的過度依賴，建設(shè)行業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全環(huán)境，增強(qiáng)我國行業(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)域長期以來都是沿用3DES、SHA-1、RSA等國際通用的密碼算法體系及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。2010年底，國家密碼管理局公布了我國自主研制的“橢圓曲線公鑰密碼算法”（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?！?/p>

02 國密算法介紹

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

SM1 為對稱加密。其加密強(qiáng)度與AES相當(dāng)。該算法不公開，調(diào)用該算法時，需要通過加密芯片的接口進(jìn)行調(diào)用。

SM2為非對稱加密，基于ECC，該算法已公開。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作為對比理解。該算法已公開，校驗結(jié)果為256位。

SM4 無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的分組數(shù)據(jù)算法。對稱加密，密鑰長度和分組長度均為128位。

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

03 國密算法的安全性

SM2算法：SM2橢圓曲線公鑰密碼算法是我國自主設(shè)計的公鑰密碼算法，包括SM2-1橢圓曲線數(shù)字簽名算法，SM2-2橢圓曲線密鑰交換協(xié)議，SM2-3橢圓曲線公鑰加密算法，分別用于實現(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上點(diǎn)群離散對數(shù)難題，相對于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雜湊算法是我國自主設(shè)計的密碼雜湊算法，適用于商用密碼應(yīng)用中的數(shù)字簽名和驗證消息認(rèn)證碼的生成與驗證以及隨機(jī)數(shù)的生成，可滿足多種密碼應(yīng)用的安全需求。為了保證雜湊算法的安全性，其產(chǎn)生的雜湊值的長度不應(yīng)太短，例如MD5輸出128比特雜湊值，輸出長度太短，影響其安全性。SHA-1算法的輸出長度為160比特，SM3算法的輸出長度為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自主設(shè)計的分組對稱密碼算法，用于實現(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。要保證一個對稱密碼算法的安全性的基本條件是其具備足夠的密鑰長度，SM4算法與AES算法具有相同的密鑰長度分組長度128比特，因此在安全性上高于3DES算法。

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