国密算法 sm2 sm3 sm4 c 语言实现

原创国密算法 c

国密算法介绍

国密算法即国家密码局认定的国产密码算法。主要有 SM1，SM2，SM3，SM4。密钥长度和分组长度均为 128 位。

SM1 算法

SM1 为对称加密。其加密强度与 AES 相当。该算法不公开，调用该算法时，需要通过加密芯片的接口进行调用。

SM2 算法

SM2 为非对称加密，基于ECC。该算法已公开。由于该算法基于ECC，故其签名速度与秘钥生成速度都快于RSA。ECC 256位（SM2采用的就是ECC 256位的一种）安全强度比RSA 2048位高，但运算速度快于RSA。

SM2椭圆曲线公钥密码算法是我国自主设计的公钥密码算法，包括SM2-1椭圆曲线数字签名算法，SM2-2椭圆曲线密钥交换协议，SM2-3椭圆曲线公钥加密算法，分别用于实现数字签名密钥协商和数据加密等功能。SM2算法与RSA算法不同的是，SM2算法是基于椭圆曲线上点群离散对数难题，相对于RSA算法，256位的SM2密码强度已经比2048位的RSA密码强度要高。

SM3算法

SM3 消息摘要。可以用 MD5 作为对比理解。该算法已公开。校验结果为256位。

SM3杂凑算法是我国自主设计的密码杂凑算法，适用于商用密码应用中的数字签名和验证消息认证码的生成与验证以及随机数的生成，可满足多种密码应用的安全需求。为了保证杂凑算法的安全性，其产生的杂凑值的长度不应太短，例如MD5输出128比特杂凑值，输出长度太短，影响其安全性SHA-1算法的输出长度为160比特，SM3算法的输出长度为256比特，因此SM3算法的安全性要高于MD5算法和SHA-1算法。

SM4 算法

SM4 无线局域网标准的分组数据算法。对称加密，密钥长度和分组长度均为128位。

SM4分组密码算法是我国自主设计的分组对称密码算法，用于实现数据的加密/解密运算，以保证数据和信息的机密性。要保证一个对称密码算法的安全性的基本条件是其具备足够的密钥长度，SM4算法与AES算法具有相同的密钥长度分组长度128比特，因此在安全性上高于3DES算法。

由于SM1、SM4加解密的分组大小为128bit，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。

C 语言实现

sm2.h

// \file:sm2.h
//SM2 Algorithm
//2011-11-09
//author:goldboar
//email:goldboar@163.com
//comment:2011-11-10 sm2-sign-verify sm2-dh

//SM2_sign_setup
int SM2_sign_setup(EC_KEY *eckey, BN_CTX *ctx_in, BIGNUM **kinvp, BIGNUM **rp);

//SM2_sign_ex
int	SM2_sign_ex(int type, const unsigned char *dgst, int dlen, unsigned char 
	*sig, unsigned int *siglen, const BIGNUM *kinv, const BIGNUM *r, EC_KEY *eckey);

//SM2_sign
int	SM2_sign(int type, const unsigned char *dgst, int dlen, unsigned char 
		*sig, unsigned int *siglen, EC_KEY *eckey);

//SM2_verify
int SM2_verify(int type, const unsigned char *dgst, int dgst_len,
		const unsigned char *sigbuf, int sig_len, EC_KEY *eckey);

//SM2 DH, comupting shared point
int SM2_DH_key(const EC_GROUP * group,const EC_POINT *b_pub_key_r, const EC_POINT *b_pub_key, const BIGNUM *a_r,EC_KEY *a_eckey,
			   unsigned char *outkey,size_t keylen);

sm3.h

/**
 * \file sm3.h
 * thanks to Xyssl
 * SM3 standards:http://www.oscca.gov.cn/News/201012/News_1199.htm
 * author:goldboar
 * email:goldboar@163.com
 * 2011-10-26
 */
#ifndef XYSSL_SM3_H
#define XYSSL_SM3_H


/**
 * \brief          SM3 context structure
 */
typedef struct
{
    unsigned long total[2];     /*!< number of bytes processed  */
    unsigned long state[8];     /*!< intermediate digest state  */
    unsigned char buffer[64];   /*!< data block being processed */

    unsigned char ipad[64];     /*!< HMAC: inner padding        */
    unsigned char opad[64];     /*!< HMAC: outer padding        */

}
sm3_context;

#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

/**
 * \brief          SM3 context setup
 *
 * \param ctx      context to be initialized
 */
void sm3_starts( sm3_context *ctx );

/**
 * \brief          SM3 process buffer
 *
 * \param ctx      SM3 context
 * \param input    buffer holding the  data
 * \param ilen     length of the input data
 */
void sm3_update( sm3_context *ctx, unsigned char *input, int ilen );

/**
 * \brief          SM3 final digest
 *
 * \param ctx      SM3 context
 */
void sm3_finish( sm3_context *ctx, unsigned char output[32] );

/**
 * \brief          Output = SM3( input buffer )
 *
 * \param input    buffer holding the  data
 * \param ilen     length of the input data
 * \param output   SM3 checksum result
 */
void sm3( unsigned char *input, int ilen,
           unsigned char output[32]);

/**
 * \brief          Output = SM3( file contents )
 *
 * \param path     input file name
 * \param output   SM3 checksum result
 *
 * \return         0 if successful, 1 if fopen failed,
 *                 or 2 if fread failed
 */
int sm3_file( char *path, unsigned char output[32] );

/**
 * \brief          SM3 HMAC context setup
 *
 * \param ctx      HMAC context to be initialized
 * \param key      HMAC secret key
 * \param keylen   length of the HMAC key
 */
void sm3_hmac_starts( sm3_context *ctx, unsigned char *key, int keylen);

/**
 * \brief          SM3 HMAC process buffer
 *
 * \param ctx      HMAC context
 * \param input    buffer holding the  data
 * \param ilen     length of the input data
 */
void sm3_hmac_update( sm3_context *ctx, unsigned char *input, int ilen );

/**
 * \brief          SM3 HMAC final digest
 *
 * \param ctx      HMAC context
 * \param output   SM3 HMAC checksum result
 */
void sm3_hmac_finish( sm3_context *ctx, unsigned char output[32] );

/**
 * \brief          Output = HMAC-SM3( hmac key, input buffer )
 *
 * \param key      HMAC secret key
 * \param keylen   length of the HMAC key
 * \param input    buffer holding the  data
 * \param ilen     length of the input data
 * \param output   HMAC-SM3 result
 */
void sm3_hmac( unsigned char *key, int keylen,
                unsigned char *input, int ilen,
                unsigned char output[32] );


#ifdef __cplusplus
}
#endif

#endif /* sm3.h */

sm4.h

/**
 * \file sm4.h
 */
#ifndef XYSSL_SM4_H
#define XYSSL_SM4_H

#define SM4_ENCRYPT     1
#define SM4_DECRYPT     0

/**
 * \brief          SM4 context structure
 */
typedef struct
{
    int mode;                   /*!<  encrypt/decrypt   */
    unsigned long sk[32];       /*!<  SM4 subkeys       */
}
sm4_context;


#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

/**
 * \brief          SM4 key schedule (128-bit, encryption)
 *
 * \param ctx      SM4 context to be initialized
 * \param key      16-byte secret key
 */
void sm4_setkey_enc( sm4_context *ctx, unsigned char key[16] );

/**
 * \brief          SM4 key schedule (128-bit, decryption)
 *
 * \param ctx      SM4 context to be initialized
 * \param key      16-byte secret key
 */
void sm4_setkey_dec( sm4_context *ctx, unsigned char key[16] );

/**
 * \brief          SM4-ECB block encryption/decryption
 * \param ctx      SM4 context
 * \param mode     SM4_ENCRYPT or SM4_DECRYPT
 * \param length   length of the input data
 * \param input    input block
 * \param output   output block
 */
void sm4_crypt_ecb( sm4_context *ctx,
				     int mode,
					 int length,
                     unsigned char *input,
                     unsigned char *output);

/**
 * \brief          SM4-CBC buffer encryption/decryption
 * \param ctx      SM4 context
 * \param mode     SM4_ENCRYPT or SM4_DECRYPT
 * \param length   length of the input data
 * \param iv       initialization vector (updated after use)
 * \param input    buffer holding the input data
 * \param output   buffer holding the output data
 */
void sm4_crypt_cbc( sm4_context *ctx,
                     int mode,
                     int length,
                     unsigned char iv[16],
                     unsigned char *input,
                     unsigned char *output );

#ifdef __cplusplus
}
#endif

#endif /* sm4.h */