国产密码安全算法总结

为了保障商用密码安全,国家商用密码管理办公室制定了一系列密码标准,包括
SSF33、SM1(SCB2)、SM2、SM3、SM4、SM7、SM9、祖冲之密码算法等等。

1、SM1算法。该算法是由国家密码管理局编制的一种商用密码分组标准对称算法,分组长度和密钥长度均为128位,算法的安全保密强度及相关软硬件实现性能与AES算法相当,目前该算法尚未公开,仅以IP核的形式存在于芯片中。对标AES

2、SM2算法。该算法是一种基于ECC算法的非对称密钥算法,其加密强度为256位,其安全性与目前使用的RSA1024相比具有明显的优势。对标ECC

3、SM3算法。该算法也叫密码杂凑算法,属于哈希(摘要)算法的一种,杂凑值为256位,和SM2算法一起被公布。功能与MD5,SHA-1相同。产生256位的编码。该算法位不可逆的算法。具体算法也是保密。对标Hash

4、SM4算法。该算法为对称加密算法,随WAPI标准一起被公布,其加密强度为128位。此算法是一个分组算法,用于无线局域网产品。该算法的分组长度为128比特,密钥长度为128比特。加密算法与密钥扩展算法都采用32轮非线性迭代结构。解密算法与加密算法的结构相同,只是轮密钥的使用顺序相反,解密轮密钥是加密轮密钥的逆序。对标DES

5.SM7对称密码
SM7算法是一种分组密码算法,分组长度为128比特,密钥长度为128比特。SM7的算法文本目前没有公开发布。SM7适用于非接IC卡应用包括身份识别类应用(门禁卡、工作证、参赛证),票务类应用(大型赛事门票、展会门票),支付与通卡类应用(积分消费卡、校园一卡通、企业一卡通、公交一卡通)。

6 SM9非对称算法
SM9是基于对的标识密码算法,与SM2类似,包含四个部分:总则,数字签名算法,密钥交换协议以及密钥封装机制和公钥加密算法。在这些算法中使用了椭圆曲线上的对这一个工具,不同于传统意义上的SM2算法,可以实现基于身份的密码体制,也就是公钥与用户的身份信息即标识相关,从而比传统意义上的公钥密码体制有许多优点,省去了证书管理等。
双线性对的双线性的性质是基于对的标识密码SM2中的总则部分同样适用于SM9,由于SM9总则中添加了适用于对的相关理论和实现基础。


一、对称加解密比对

分组密码算法——国际DES、国产SM4

分组密码就是将明文数据按固定长度进行分组,然后在同一密钥控制下逐组进行加密,从而将各个明文分组变换成一个等长的密文分组的密码。其中二进制明文分组的长度称为该分组密码的分组规模。

分组密码的实现原则如下:
(1)必须实现起来比较简单,知道密钥时加密和脱密都十分容易,适合硬件和(或)软件实现.

(2)加脱密速度和所消耗的资源和成本较低,能满足具体应用范围的需要.

国际的DES算法和国产的SM4算法的目的都是为了加密保护静态储存和传输信道中的数据,主要特性如下:

这里写图片描述

从算法上看,国产SM4算法在计算过程中增加非线性变换,理论上能大大提高其算法的安全性,并且由专业机构进行了密码分析,民间也对21轮SM4进行了差分密码分析,结论均为安全性较高。


二、RSA、SM2算法主要特性对比:

这里写图片描述


三、摘要算法——国产SM3

摘要函数在密码学中具有重要的地位,被广泛应用在数字签名,消息认证,数据完整性检测等领域。摘要函数通常被认为需要满足三个基本特性:碰撞稳固性,原根稳固性和第二原根稳固性。

2005年,Wang等人给出了MD5算法和SHA-1算法的碰撞攻击方法,现今被广泛应用的MD5算法和SHA-1算法不再是安全的算法。

SM3密码摘要算法是中国国家密码管理局2010年公布的中国商用密码杂凑算法标准。SM3算法适用于商用密码应用中的数字签名和验证,是在SHA-256基础上改进实现的一种算法。SM3算法采用Merkle-Damgard结构,消息分组长度为512位,摘要值长度为256位。

SM3算法的压缩函数与SHA-256的压缩函数具有相似的结构,但是SM3算法的设计更加复杂,比如压缩函数的每一轮都使用2个消息字。
现今为止,SM3算法的安全性相对较高。


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