国密算法概览：SM2/SM3/SM4/SM9
聊到国密，很多同学第一反应是“跟国际算法有啥区别？”或者说“不就换几个函数库吗？”其实没那么简单。我最早接触国密是在一个金融支付项目里，客户明确要求必须使用国产密码算法替换RSA和SHA-256。那时候我才真正意识到：国密不只是“换个算法名”，而是从数学原理到应用生态的全面独立。
先看一张图，帮你快速建立整体认知。
一、SM2：中国的椭圆曲线密码
SM2 是一套基于椭圆曲线（ECC）的公钥密码算法。它既做加密，也做数字签名和密钥交换。说白了，你在网上看到的“HTTPS证书+RSA签名”那一套，用国密实现时，把RSA换成SM2就行。
我个人习惯把 SM2 理解成“RSA + ECDSA + ECDH”的合体。它用一条特定的256位素域椭圆曲线，安全性对标 RSA-2048 或更高。
| 功能 | SM2 对应 | 国际对标 |
|---|---|---|
| 数字签名 | SM2-Sign | ECDSA / RSA签名 |
| 公钥加密 | SM2-Encrypt | RSA-OAEP / ECIES |
| 密钥交换 | SM2-KeyExchange | ECDH |
Z_A 的计算很轻量但很容易漏写。切记——不能直接套用标准 ECDSA 实现。
二、SM3：256位密码杂凑算法
SM3 是一种密码学哈希函数，输出256位的摘要。它的设计思路和 SHA-256 非常像，但内部结构做了特定调整。
你想想看，为什么微服务里经常用 SM3？因为签名之前，通常要对消息先做一次哈希。比如SM2签名前，计算 Hash(M) || Z_A，这一步的标准哈希就是 SM3。同样，完整性校验、口令存储、区块链交易摘要，都能用 SM3。
一个核心参数对比：
- SM3：256位输出，消息分组512位，压缩函数64轮
- SHA-256：256位输出，消息分组512位，压缩函数64轮
嗯，从性能上看，SM3 在软件实现上比 SHA-256 慢 5%~15%，但差距在可接受范围内。硬件加速后基本持平。
三、SM4：国产对称分组密码
SM4 是国密标准中的对称加密算法，分组长度128位，密钥长度128位。它跟 AES-128 是直接竞争对手。
我记得第一次在微服务里配 SM4，心里嘀咕：AES 有硬件加速，SM4 会不会很慢？实际压测下来，在主流 CPU 上用纯软件跑 SM4 大概 350~400 MB/s，AES-NI 加持的 AES 能到 1 GB/s 以上。不过好消息是很多国产硬件（鲲鹏、飞腾、兆芯）已经原生支持 SM4 指令集了。
Cipher.getInstance("SM4/GCM/NoPadding") 这种方式在很多国密 Provider 里是支持的，但请先确认你的运行时环境是否有对应的实现类。
四、SM9：基于标识的密码算法
SM9 有意思——它不需要证书。用户的公钥可以直接由“标识”（如邮箱、手机号、域名）通过系统参数推导出来。这在微服务场景下能省掉一整个证书管理环节。
当然，SM9 也有代价：需要引入密钥生成中心（KGC），私钥由 KGC 计算并分发给用户。所以 SM9 的信任模型和 PKI 不太一样，适合机构内部网络或联盟链这种半封闭环境。
| 特性 | SM2 | SM9 |
|---|---|---|
| 公钥获取方式 | 必须通过证书（X.509） | 通过标识直接计算 |
| 是否需要 CA | 需要CA签发证书 | 需要KGC但不依赖CA |
| 密钥管理复杂度 | 较高（证书链、CRL） | 较低（标识即公钥） |
| 典型场景 | 电子政务、数字签名 | 物联网、消息加密 |
五、与国际标准的对比：一张表说清楚
下面这个表可以贴在墙上当参考。不是每个国密算法都生硬地对应一个国际算法，但业务上确实有明确的对标关系。
| 国密 | 国际对标 | 核心差异 |
|---|---|---|
| SM2 | RSA / ECDSA / ECDH | 椭圆曲线参数固定；签名计算含用户标识 |
| SM3 | SHA-256 | 轮常数不同，输出与SHA-256不兼容 |
| SM4 | AES-128 | S盒不同；密钥扩展算法不同；无硬件加速时性能稍低 |
| SM9 | BF-IBE / BB1-IBE | 不使用双线性对？（实际上用了双线性对）；完全自主设计 |
1.2.156.10197.1.501，如果你在证书和接口里没正确带上这个 OID，国产密码机根本认不出来。微服务里做国密改造，OID 映射表是必须提前梳理的。
六、应用场景选型建议
什么时候用 SM2？什么时候用 SM4？什么时候干脆上 SM9？我自己的判断逻辑是这样：
- 数字签名 & 身份认证 → 首选 SM2，证书体系成熟，兼容性好
- 大量业务数据加密 → SM4 跑 CBC/CTR 模式，性能最优
- 消息完整性校验 & 口令保护 → SM3，搭配 HMAC-SM3 更好
- 无证书场景 / 设备权限管控 → SM9，省掉CA，但要做好KGC灾备
你想想看，在 Spring Cloud 微服务里，服务间调用往往用 HTTPS + 证书做加密和身份认证。国密改造后，HTTPS 证书换成 SM2 证书，密钥协商走 SM2+SM3，数据加密通道走 SM4/GCM。这就是最典型的“国密全链路”方案，我们会在后面的章节一步步落地。