国密算法SM2,SM3,SM4之间的区别及应用

国产密码算法(国密算法)是指国家密码局认定的国产商用密码算法,在金融领域目前主要使用公开的SM2、SM3、SM4三类算法,分别是非对称算法、哈希算法和对称算法,密钥长度和分组长度均为128位。

随着金融安全上升到国家安全高度,近年来国家有关机关和监管机构站在国家安全和长远战略的高度提出了推动国密算法应用实施、加强行业安全可控的要求。摆脱对国外技术和产品的过度依赖,建设行业网络安全环境,增强我国行业信息系统的“安全可控”能力显得尤为必要和迫切。

国密算法是国家密码局制定标准的一系列算法。其中包括了对称加密算法,椭圆曲线非对称加密算法,杂凑算法。具体包括SM1,SM2,SM3等,其中:

SM2为国家密码管理局公布的公钥算法,其加密强度为256位。其它几个重要的商用密码算法包括:

  • SM1,对称加密算法,加密强度为128位,采用硬件实现;
  • SM3,密码杂凑算法,杂凑值长度为32字节,和SM2算法同期公布,参见《国家密码管理局公告(第 22 号)》;
  • SMS4,对称加密算法,随WAPI标准一起公布,可使用软件实现,加密强度为128位。

国密算法SM2,SM3,SM4之间的区别及应用

1.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。

椭圆曲线参数并没有给出推荐的曲线,曲线参数的产生需要利用一定的算法产生。但在实际使用中,国密局推荐使用素数域256 位椭圆曲线,其曲线方程为y2= x3+ax+b(其中p是大于3的一个大素数,n是基点G的阶,Gx、Gy 分别是基点G的x与y值,a、b是随圆曲线方程y2= x3+ax+b的系数)。

2.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。

3.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。

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