国密算法概述：SM2/SM3/SM4 背景与应用场景
各位同学，咱们直接进入正题。国密算法，说白了就是咱们国家自己制定的密码标准。为什么要搞一套自己的？你可以想想，如果金融、政务这些核心系统全跑在别人家的算法上，风险是不是有点大？所以从 2010 年开始，国家密码管理局陆续发布了 SM2、SM3、SM4 等一系列算法标准。我最早接触国密是 2016 年做银行项目，那会儿刚起步，很多库写得还不成熟，踩坑踩到怀疑人生。不过现在好多了，生态越来越完善。
这一章我们先从整体上认识这三个算法。不涉及具体代码，但很重要——你得知道它们各自能干什么、不能干什么，才能在架构设计里选对工具。
SM2：国密体系的公钥担当
SM2 是一套基于椭圆曲线密码学（ECC）的公钥密码算法。它主要干三件事：
- 数字签名——确认身份，防止抵赖。
- 密钥交换——双方安全地协商出一个只有彼此知道的密钥。
- 公钥加密——用公钥加密，私钥解密。
和咱们熟悉的 RSA 比，SM2 的密钥更短，性能却更高。举个例子，SM2 用 256 位的密钥长度，就能达到 RSA 2048 位的安全强度。我在项目中做过压测，同样是签名操作，SM2 比 RSA 快大概 3 到 5 倍。所以你想想看，在高并发场景下选谁更划算？
| 特性 | SM2 | RSA |
|---|---|---|
| 算法类型 | 椭圆曲线（ECC） | 大整数分解 |
| 密钥长度（推荐） | 256 位 | 2048 位 |
| 签名性能 | 高 | 中 |
| 国内标准号 | GB/T 32918 | 无（国际标准） |
SM2 在政务、金融、CA 证书系统里用得最多。比如电子发票的签章、银行的 U 盾认证，背后基本都是 SM2。
SM3：数据完整性的守门员
SM3 是密码杂凑算法，简单说就是给一段数据算出一个固定长度（256 位）的摘要。它有这些核心特性：
- 单向性——从摘要几乎不可能反推出原始数据。
- 抗碰撞——很难找到两段不同的数据，它们的摘要相同。
- 固定输出——不管输入多大，输出永远是 256 位。
这就好比给每个文件做了一张“数字指纹”。你下载一个软件包，用 SM3 算出摘要，和官网公布的对比一下，如果一样，说明文件没被篡改过。
SM3 的算法结构其实参考了 SHA-256，但做了针对性优化。我在对比过两者的软件实现，SM3 在国密体系里天然兼容 SM2 和 SM4，集成起来更顺手。如果你只是在内部系统用 SM3，完全不用担心安全问题——到目前为止，它还没被公开破解过。
常见应用场景：
- 文件完整性校验。
- 数字签名中的摘要生成（配合 SM2）。
- 密码存储（虽然更推荐用 bcrypt 或 argon2，但有些强制国密场景不得不用 SM3 + 盐）。
SM4：对称加密的主力军
SM4 是对称分组密码算法，说白了就是加密和解密用同一把钥匙。它最常用的地方是**数据加解密**和**通信链路加密**。
SM4 的分组长度是 128 位，密钥长度也是 128 位。它支持 ECB、CBC、CTR、GCM 等多种工作模式。我个人建议，能选 GCM 就别选 ECB。ECB 模式的安全隐患，我在一次数据脱敏项目里吃过亏——同样的明文块会加密成同样的密文块，给攻击者留下了统计分析的空间。
| 模式 | 特点 | 推荐度 |
|---|---|---|
| ECB | 简单，但相同明文块产生相同密文 | 不推荐 |
| CBC | 需要初始化向量（IV），加密结果受前一个分组影响 | 通用 |
| GCM | 自带认证标记，能检测篡改 | 强烈推荐 |
SM4 的运算速度非常快，在硬件和软件上都有不错的实现。比如做视频流加密、数据库字段加密，SM4 都是首选。
为什么要把这三个算法放在一起学？
答案很简单：**它们天然是搭档**。你想想一个典型的加密通信流程：
- 方用 SM2 公钥加密一个临时通信密钥（对称密钥）。
- 接收方用 SM2 私钥解密，拿到这个临时密钥。
- 双方用 SM4 对这个临时密钥进行对称加密通信。
- 每一条消息再用 SM3 计算摘要，附上 SM2 签名，保证完整性。
这就构成了“SM2 密钥交换 + SM4 数据加密 + SM3 完整性校验”的闭环。你在做 Go 语言国密 SDK 封装时，会发现这三个库经常需要互相调用。比如 SM2 签名前要先调用 SM3 计算摘要，SM4 的密钥可以是从 SM2 密钥交换中协商出来的。
好，接下来我们用一张图把这些关系理清楚。这张图展示了一个典型的国密体系结构，以及各算法之间的调用关系。
说了这么多，我想你应该能感觉到，国密算法并不是什么神秘的东西。它和主流国际算法在思路上一脉相承，只是在曲线参数、S 盒、轮函数这些底层细节上做了自主设计。只要你的 Go 开发经验够，把 SM2/SM3/SM4 用好、封装好，并不是一件难事。
好，第一章就到这里。先把这三个算法的定位和关系刻在脑子里，后面我们动手写代码的时候，你会发现自己思路特别清晰。