1. 国密算法概述：SM2/SM3/SM4的诞生与定位

各位工程师朋友，咱们今天开始聊国密。我最早接触国密是在2018年，当时一个政务云项目要求必须用SM系列替代RSA和AES。说实话，一开始挺慌的——文档少、库不成熟、踩坑一个接一个。但真正上手后你会发现，国密的设计思路其实很扎实。

国密，全称“国家商用密码算法”，是由国家密码管理局发布的自主可控密码标准。目前最核心的三个算法是：SM2（公钥密码）、SM3（密码杂凑）和SM4（分组密码）。它们分别对标国际上的RSA/ECC、SHA-256和AES。

1.1 SM2——椭圆曲线公钥密码算法

SM2基于椭圆曲线（ECC），但和国际上常用的secp256k1不同，它使用一条自定义的256位曲线。我个人习惯把它看作“中国版的ECDSA + ECDH”。

• 核心功能：数字签名、密钥协商、公钥加密
• 密钥长度：公钥约64字节（未压缩），私钥32字节
• 性能特点：签名速度比RSA-2048快2-3倍，但验签稍慢

应用场景包括：电子政务中的数字证书（如国密SM2证书）、金融支付中的交易签名、物联网设备身份认证。说白了，只要涉及“谁签发的”和“密钥商量”，SM2就派上用场。

1.2 SM3——密码杂凑算法

SM3输出256位杂凑值，对标SHA-256。它的压缩函数采用了更复杂的布尔函数和置换，安全性经过大量分析验证。

你想想看，SM3和SHA-256有什么区别？从碰撞抵抗性上讲，目前两者都没有公开的有效攻击。但我建议在国密合规项目中无条件选择SM3，因为直接用SHA-256会导致等保测评扣分。

• 输出长度：256位（32字节）
• 典型用途：消息摘要、数字签名中的摘要生成、随机数生成
• 性能：软件实现比SHA-256慢约15%，硬件实现差距更小

1.3 SM4——分组密码算法

SM4是一种Feistel结构的分组密码，分组长度128位，密钥长度128位。它比AES更“轻”一点，轮数32轮，硬件实现面积更小。

特性	SM4	AES-128
分组长度	128 bit	128 bit
密钥长度	128 bit	128 bit
轮数	32	10
S盒大小	8×8	8×8（AES）
轮结构	Feistel	SPN

SM4的应用面很广：数据库加密、文件加密、SSL VPN中的对称加密部分。我最常碰到的场景是日志存储加密——用SM4的CBC模式，IV随机生成，密钥从SM2协商得来。嗯，这里有个细节：SM4的ECB模式不建议用，和AES一样存在语义安全问题。

1.4 国家标准与合规要求

国密的标准化程度很高。下面这个表帮你快速定位核心规范：

算法	标准号	发布年份	当前版本
SM2	GB/T 32918.1-.5	2016	修订中（2024征求意见稿）
SM3	GB/T 32905	2016	现行
SM4	GB/T 32907	2016	现行

除了这些国标，还有行业规范如GM/T系列（密码行业标准）。如果你做等保三级及以上系统，必须使用经国家密码管理局认证的密码模块（即“商密型号”）。

1.5 应用场景与配合关系

在实际项目中，三个算法通常不是单独使用，而是形成一套组合拳：

• 身份认证：SM2签名（客户端）+ SM3摘要（数据完整性）
• 数据传输：SM2密钥协商生成对称密钥，再用SM4加密数据
• 数据存储：SM2加密文件密钥（密钥封装），SM4加密文件内容
• 区块链：SM2签名交易，SM3计算哈希，SM4加密账户数据

下面这张图概括了国密三大算法在整个安全体系中的位置和作用：

这张图想表达的核心逻辑是：SM2、SM3、SM4是底层密码原语，它们通过不同的组合方式支撑起各种应用场景，而这些场景又必须遵守国家标准的合规要求。搞清这个层次关系，你后续读规范、选接口时脑子里就不会乱。

好了，第一章我们就先建立这个全局框架。后面的课程会分别深入每个算法的数学原理、编程接口和常见坑点。记住，国密不是神秘的东西，它就是一组参数明确、接口规范的密码工具，只要你理解它们的定位，用起来比国际算法还顺手。