国产加密算法demo

一. 简介¶

事实上从 2010 年开始，我国国家密码管理局就已经开始陆续发布了一系列国产加密算法，这其中就包括SM1、SM2、SM3 、SM4、SM7、SM9、ZUC（祖冲之加密算法）等，SM代表商密，即商业密码，是指用于商业的、不涉及国家秘密的密码技术。SM1 和 SM7 的算法不公开，其余算法都已成为 ISO/IEC 国际标准。在这些国产加密算法中，SM2、SM3、SM4 三种加密算法是比较常见的

二. SM2加密算法¶

SM2 为椭圆曲线（ECC）公钥加密算法，非对称加密，SM2 算法和 RSA 算法都是公钥加密算法，SM2 算法是一种更先进安全的算法，在我们国家商用密码体系中被用来替换 RSA 算法，在不少官方网站会见到此类加密算法

三. 需要安装第三方库¶

python安装。在 Python 里面并没有比较官方的库来实现国密算法，这里仅列出了其中两个较为完善的第三方库，需要注意的是，SM1 和 SM7 算法不公开，目前大多库仅实现了 SM2、SM3、SM4 三种密算法。
```
pip install gmssl
```
JavaScript安装
```
npm install sm-crypto --save
```

四. SM2加密用法，类似RSA加密¶

在 Python 里面并没有比较官方的库来实现国密算法，这里仅列出了其中两个较为完善的第三方库，需要注意的是，SM1 和 SM7 算法不公开，目前大多库仅实现了 SM2、SM3、SM4 三种密算法。

python实现

from gmssl import sm2

# 16 进制的公钥和私钥
private_key = '00B9AB0B828FF68872F21A837FC303668428DEA11DCD1B24429D0C99E24EED83D5'
public_key = 'B9C9A6E04E9C91F7BA880429273747D7EF5DDEB0BB2FF6317EB00BEF331A83081A6994B8993F3F5D6EADDDB81872266C87C018FB4162F5AF347B483E24620207'
sm2_crypt = sm2.CryptSM2(public_key=public_key, private_key=private_key)

# 待加密数据和加密后数据为 bytes 类型
data = "明文数据"
enc_data = sm2_crypt.encrypt(data.encode())
dec_data = sm2_crypt.decrypt(enc_data)

print('加密数据: ', enc_data.hex())  # 不固定
print('解密明文: ', dec_data.decode())  # 明文数据

在 JavaScript 中已有比较成熟的实现库，这里推荐 sm-crypto[4]，目前支持 SM2、SM3 和 SM4，需要注意的是，SM2 非对称加密的结果由 C1、C2、C3 三部分组成，其中 C1 是生成随机数的计算出的椭圆曲线点，C2 是密文数据，C3 是 SM3 的摘要值，最开始的国密标准的结果是按 C1C2C3 顺序的，新标准的是按 C1C3C2 顺序存放的，sm-crypto 支持设置 cipherMode，也就是 C1C2C3 的排列顺序

JavaScript实现

const sm2 = require('sm-crypto').sm2

// 1 - C1C3C2，0 - C1C2C3，默认为1
const cipherMode = 1

// 获取密钥对
let keypair = sm2.generateKeyPairHex()
let publicKey = keypair.publicKey   // 公钥
let privateKey = keypair.privateKey // 私钥

let msgString = "我是sm加密"
let encryptData = sm2.doEncrypt(msgString, publicKey, cipherMode)    // 加密结果
let decryptData = sm2.doDecrypt(encryptData, privateKey, cipherMode) // 解密结果

console.log("加密密文: ", encryptData)
console.log("解密明文: ", decryptData)

五. SM3加密,类似SHA加密¶

python实现

from gmssl.sm3 import sm3_hash


message = '你想要加密的消息'
# 将消息转换为字节
message_bytes = [ord(char) for char in message]
# 生成哈希值
hash_value = sm3_hash(message_bytes)
print(hash_value)

JavaScript实现

const sm3 = require('sm-crypto').sm3;

// 待哈希的数据
const data = 'hello world';
const options={
  key:'aaaaaaa',
  mode:'hmac'
}
// 计算SM3哈希值
const hash = sm3(data,options)

// 输出哈希结果
console.log(hash.toString()); // 794943fc0229eeef9f1b0b35948e1ac55910ad86572baa53c8331f3e9e85b10b

六. SM4加密，类似DES \ AES加密¶

SM4为无线局域网标准的分组加密算法，对称加密，用于替代 DES/AES 等国际算法，SM4 算法与 AES 算法具有相同的密钥长度和分组长度，均为 128 位，故对消息进行加解密时，若消息长度过长，需要进行分组，要消息长度不足，则要进行填充。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。 1. python实现

# -*- coding: utf-8 -*-
# Auther : Lynch
# Date : 2023/9/10 13:32
# File : sm4加密.py


from gmssl import sm4, func

# 密钥（16字节）

def sm4_crypt(data_byte,key_byte):
    # 创建SM4对象
    crypt_sm4 = sm4.CryptSM4()
    # 设置密钥
    crypt_sm4.set_key(key_byte, sm4.SM4_ENCRYPT)
    # 加密数据
    encrypted_data = crypt_sm4.crypt_ecb(data_byte)
    return encrypted_data


def sm4_decrypt(encrypted_data,key_byte):
    # 创建一个新的SM4对象用于解密
    decrypt_sm4 = sm4.CryptSM4()
    # 设置密钥
    decrypt_sm4.set_key(key_byte, sm4.SM4_DECRYPT)
    # 解密数据

    decrypted_data = decrypt_sm4.crypt_ecb(encrypted_data)
    return decrypted_data

if __name__ == '__main__':
    # 明文数据（确保是16的倍数）
    data = 'Hello, SM4 encryption!'
    key = '0123456789abcdeffedcba9876543210'
    key_byte=key.encode("utf-8")
    data_byte=data.encode("utf-8")

    encrypted_data_byte=sm4_crypt(data_byte=data_byte,key_byte=key_byte)
    decrypted_data_byte=sm4_decrypt(encrypted_data_byte,key_byte)

    print("加密后的数据：", encrypted_data_byte) # b'\xdf\xa4\xcfb\x9e\x97K\x1a\x10\xaee@gBn\x07G\xd6\xf9\xb0\xcbD\x97\x86\x84\xaa\x05&\x98\x01oq'
    print("解密后的数据：", decrypted_data_byte.decode("utf-8")) # Hello, SM4 encryption!

JavaScript实现

const sm4 = require('sm-crypto').sm4;

// 密钥（16字节）
const key = '0123456789abcdeffedcba9876543210';

// 明文数据（确保是16的倍数）
const plaintext = 'Hello, SM4 encryption!';

// 加密数据
const cipherText = sm4.encrypt(plaintext,key);
console.log('加密后的数据：', cipherText);

// 解密数据
const decryptedText = sm4.decrypt(cipherText,key);
console.log('解密后的数据：', decryptedText);