國密算法是中國國家密碼局認定的國產密碼算法，也被稱為商用密碼算法。

 

國密算法包括一系列密碼算法標準，有SM1、SM2、SM3、SM4、SM7、SM9以及祖沖之序列密碼算法。其中，SM2是國家密碼管理局公布的公鑰算法，其加密強度為256位。SM1是對稱加密算法，加密強度為128位，采用硬件實現。SM3是密碼雜湊算法，雜湊值長度為32字節，和SM2算法同期公布。這些商用密碼算法被廣泛應用于金融、醫療等領域，以保障信息傳輸安全。

 

下面對較常用的SM1、SM2、SM3、SM4算法進行簡單的介紹。

 

1 SM1算法

SM1是分組密碼算法，分組長度為128位，密鑰長度都為 128 比特，算法安全保密強度及相關軟硬件實現性能與 AES 相當，算法不公開，僅以IP核的形式存在于芯片中。集成了該算法的IP核目前主流的國產密碼設備芯片中都已經集成了該算法的IP核，可以根據需要應用于電子政務、電子商務以及其他應用系統中。

 

2 SM2算法

SM2就是ECC橢圓曲線密碼機制，但在簽名、密鑰交換方面不同于ECDSA、ECDH等國際標準，而是采取了更為安全的機制。另外，SM2推薦了一條256位的曲線作為標準曲線。

SM2算法是一種基于橢圓曲線密碼學的非對稱加密算法，包括SM2-1橢圓曲線數字簽名算法、SM2-2橢圓曲線密鑰交換協議、SM2-3橢圓曲線公鑰加密算法，分別用于實現數字簽名、密鑰協商和數據加密等功能。

在SM2算法中，橢圓曲線離散對數問題被用來實現加密、解密和身份認證等功能。簡單來說，橢圓曲線離散對數問題是指在有限域上，給定一個橢圓曲線E和兩個點P和Q，尋找一個整數k使得kP=Q（其中k為私鑰），該問題是計算上困難的，因此SM2算法具有較高的安全性。

SM2算法主要考慮素域Fp和F2m上的橢圓曲線，下面分別介紹這兩類域的表示和運算方法，并給出域上的橢圓曲線的點的表示、運算和多倍點計算算法。然后介紹了編程語言中的數據轉換，包括整數和字節串、字節串和比特串、域元素和比特串、域元素和整數、點和字節串之間的數據轉換規則。

總體來說，SM2算法是一種高效、安全、易用的加密算法，適用于數據加密、數字簽名、密鑰交換等領域。與RSA等其他公鑰密碼算法相比，SM2算法具有更高的安全性、效率和易用性。

 

3 SM3算法

SM3是一種密碼雜湊算法，由國家密碼管理局于2010年12月17日發布。 SM3算法基于Merkle-Damgard結構，其安全性及效率與SHA-256相當。在商用密碼體系中，SM3主要用于數字簽名及驗證、消息認證碼生成及驗證、隨機數生成等，其算法公開。

 

SM3算法的輸入包括一個長度為512比特的原始消息和一個長度為64比特的初始值IV。算法的輸出為長度為32字節的散列值。消息在進入算法之前需要進行填充，以使其長度滿足一些特定的條件。填充的具體方式是在原始消息的末尾添加一個比特“1”，然后添加k個“0”，使得消息長度滿足l + 1 + k ≡ 448mod512的條件。接下來，再添加一個64位比特串，表示消息的二進制長度。經過這樣填充后，消息m′的長度為512的倍數。

 

SM3算法的迭代過程是將填充后的消息m′按照512比特進行分組，然后對每一組進行壓縮操作。壓縮函數CF是一個256比特的初始值IV和一個填充后的消息分組，經過迭代壓縮得到的結果即為雜湊值。

 

總的來說，SM3算法是一種安全、高效的密碼雜湊算法，適用于商用密碼應用中的數字簽名和驗證、消息認證碼生成及驗證、隨機數生成等。

 

4 SM4算法

SM4分組密碼算法是我國自主設計的分組對稱密碼算法，用于實現數據的加密/解密運算，以保證數據和信息的機密性。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。該算法加密算法與密鑰擴展算法都采用32輪非線性迭代結構。解密算法與加密算法的結構相同，只是輪密鑰的使用順序相反，解密輪密鑰是加密輪密鑰的逆序。

此算法采用非線性迭代結構，每次迭代由一個輪函數給出，其中輪函數由一個非線性變換和線性變換復合而成，非線性變換由S盒所給出。其中rki為輪密鑰，合成置換T組成輪函數。輪密鑰的產生與上圖流程類似，由加密密鑰作為輸入生成，輪函數中的線性變換不同，還有些參數的區別。

總體來說，SM4算法是一種安全、高效的分組密碼算法，適用于數據加密、數字簽名、密鑰交換等領域。

 

國密算法的使用場景非常廣泛，以下是一些主要的應用場景：

 

金融行業：國密算法被廣泛應用于銀行卡、電子支付等領域，以保障用戶的賬戶安全和交易安全。此外，在金融領域的數字簽名、委托交易等業務中，國密算法也有廣泛應用。

電子政務：國密算法在政府機關、公共事業等領域的信息安全保障中得到廣泛應用，以保障國家重要信息的安全。

互聯網應用：在互聯網領域中，國密算法被廣泛應用于各種加密通信、加密存儲等應用中，以保障用戶的信息安全和隱私。

物聯網應用：在智能家居、智能交通等領域的信息安全保障中，國密算法得到了廣泛應用，以保障物聯網設備的安全和可靠性。

總的來說，國密算法的應用場景涵蓋了金融、電子政務、互聯網和物聯網等多個領域，這些領域對數據安全和隱私保護的需求日益增長，因此國密算法在這些領域的應用也越來越廣泛。