深入解析GmSSL中的国密算法SM2、SM3与SM4

随着国家信息安全战略的不断推进，国产密码算法在关键领域的应用日益广泛。GmSSL作为支持国密算法的重要开源密码工具库，集成了SM2椭圆曲线公钥算法、SM3杂凑算法和SM4分组密码算法，为数据加密、数字签名和完整性校验提供了完整的国产化解决方案。本文将深入解析这三大核心算法在GmSSL中的实现机制与应用场景。

一、概述

GMSSL 是一个支持国家密码算法（国密算法） 的开源密码工具库，由中国科学院软件研究所等机构开发，兼容国际密码标准的同时，重点实现了我国自主设计的密码算法（SM 系列），广泛用于国内金融、政务、通信等需符合国家密码标准的领域。

1.1 GMSSL 核心功能

GMSSL 提供了与 OpenSSL 类似的功能，但特别强化了国密算法支持，主要包括：

国密算法实现（SM2/SM3/SM4 等）

证书管理（支持国密标准证书格式）

加密 / 解密、签名 / 验签、密钥交换等密码操作

1.2 核心国密算法（SM2/SM3/SM4）详解

1、SM2：椭圆曲线公钥密码算法
类型：非对称加密算法（公钥密码算法）

作用：替代 RSA、ECC 等国际算法，用于数字签名、密钥交换、公钥加密。

特点：

基于椭圆曲线密码（ECC），密钥长度 256 位（安全强度相当于 RSA 2048 位）。

签名和加密效率优于 RSA，相同安全级别下密钥更短，适合资源受限场景（如嵌入式设备）。

采用国家规定的椭圆曲线参数（SM2p256v1），确保算法合规性。

应用场景：电子签名（如合同签署）、身份认证、密钥协商（如 VPN 密钥交换）。

2、SM3：密码杂凑算法
类型：哈希算法（杂凑函数）

作用：替代 SHA-256 等，用于数据完整性校验、数字签名摘要生成。

特点：

输出固定长度 256 位（32 字节）哈希值。

具备强抗碰撞性（难以找到两个不同数据生成相同哈希值）。

计算效率与 SHA-256 相当，安全性满足国家密码标准。

应用场景：数字签名的摘要计算（与 SM2 配合使用）、数据校验（如文件完整性验证）、区块链交易哈希（部分国产区块链采用）。

3、SM4：分组密码算法
类型：对称加密算法

作用：替代 AES 等，用于敏感数据加密 / 解密。

特点：

分组长度 128 位，密钥长度 128 位，加密模式支持 ECB、CBC、GCM 等。

加密效率与 AES 相当，适合批量数据加密。

算法设计公开，安全性经过严格验证。

应用场景：数据库加密、文件加密、VPN 数据传输加密、政务系统敏感信息保护。

二、核心示例

1、核心示例是指：使用本库文件提供的核心API，开发的基础业务逻辑的演示代码；

2、核心示例的作用是：帮助开发者快速理解如何使用本库，所以核心示例的逻辑都比较简单；

三、常量详解

核心库常量，顾名思义是由 LuatOS 内核固件中定义的、不可重新赋值或修改的固定值，在脚本代码中不需要声明，可直接调用；

每个常量对应的常量取值仅做日志打印时查询使用，不要将这个常量取值用做具体的业务逻辑判断，因为LuatOS内核固件可能会变更每个常量对应的常量取值；

如果用做具体的业务逻辑判断，一旦常量取值发生改变，业务逻辑就会出错；

gmssl核心库没有常量。

四、函数详解

4.1 gmssl.sm2encrypt(pkx,pky,data, mode, mode2)

sm2算法加密

参数

pkx

pky

data

mode

mode2

**返回值 **local encodeStr = gmssl.sm2encrypt(pkx,pky,data, mode, mode2)

encodeStr

示例

4.2 gmssl.sm2decrypt(private,data,mode,mode2)

sm2算法解密

参数

private

data

mode

mode2

返回值 local decryptStr = gmssl.sm2decrypt(private,data,mode,mode2)

decryptStr

示例

4.3 gmssl.sm3(data)

sm3算法,算HASH值

参数

data

**返回值 **local encodeStr = gmssl.sm3(data)

encodeStr

示例

4.4 gmssl.sm3hmac(data, key)

sm3算法,算HASH值,但带HMAC

参数

data

key

返回值 local encodeStr = gmssl.sm3hmac(data, key)

encodeStr

示例

4.5 gmssl.sm4encrypt(mode,padding,originStr,password,iv)

SM4加密算法

参数

mode

padding

originStr

password

iv

返回值 local encodeStr = gmssl.sm4encrypt(mode,padding,originStr,password,iv)

encodeStr

示例

4.6 gmssl.sm4decrypt(mode,padding,encodeStr,password,iv)

SM4解密算法

参数

mode

padding

encodeStr

password

iv

返回值 local encodeStr = gmssl.sm4decrypt(mode,padding,encodeStr,password,iv)

encodeStr

示例

4.7 gmssl.sm2sign(private,data,id)

sm2算法签名

参数

private

data

id

返回值 local sig = gmssl.sm2sign(private,data,id)

sig

示例

4.8 gmssl.sm2verify(pkx, pky, data, id, sig)

sm2算法验签

参数

pkx

pky

data

ids

ig

返回值 local ret = gmssl.sm2verify(pkx, pky, data, id, sig)

ret

示例

4.9 gmssl.sm2keygen()

SM2密钥生成

参数

无

返回值 local pkx, pky, private = gmssl.sm2keygen()

pkx

pky

private

示例

五、模组支持说明

支持LuatOS开发的所有模组都支持gmssl核心库。

今天的内容就分享到这里了~