“密码是国之重器，没有自主算法，就像把城门钥匙交给外人。”，当每一笔支付、每一次刷脸、每一条政务数据都用国密算法守护—— 我们守护的不仅是数据，更是数字时代的国家主权。作为一个中国人，尤其是安全从业者，我们一定要清楚以下国密算法的基础知识！

一、什么是国密算法？

为了进一步保障密码算法的可控性和我国的信息安全，我国国家密码管理局自主研发了一套国产密码学算法，即国密（又称商用加密算法，即商密SM，SM就是ShangMi的简写）。就像每个国家都有自己的语言一样，密码算法也有“国籍”之分。

国家密码管理局

《中华人民共和国密码法》将密码分为核心密码、普通密码和商用密码：

  • 核心密码、普通密码用于保护国家秘密信息，核心密码保护信息的最高密级为绝密级，普通密码保护信息的最高密级为机密级。
  • 商用密码用于保护不属于国家秘密的信息。公民、法人和其他组织可以依法使用商用密码保护网络与信息安全。

二、国密算法家族有哪些成员？

国密算法并不是指某一种算法，而是一个算法集合。 其中最常用的包括：

  • SM1： 一种分组密码算法，用于数据加密。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： 一种非对称密码算法，包括数字签名、密钥交换和公钥加密等功能。
  • SM3： 一种密码杂凑算法，用于生成数据的摘要（类似于指纹）。
  • SM4： 另一种分组密码算法，也用于数据加密。
  • SM9： 一种基于标识的密码算法（简称标识密码），简化了密钥管理。
  • ZUC： 名称源于古代数学家祖冲之，体现中国科技传承，是唯一被3GPP采纳为国际标准的中国密码算法（4G/5G安全核心）。

Note：标识密码（Identity-Based Cryptography，IBC） 是一种直接用用户身份标识（如邮箱、手机号）作为公钥的公钥密码体系。其核心思想是消除传统数字证书的复杂性，实现“无证书加密”。

国密算法的应用非常广泛，只要涉及到信息安全的地方，几乎都能看到它们的身影。

五大典型应用领域

举个例子：

你有没有想过，为什么你的银行卡在ATM机上能安全地取钱？ 这背后就有国密算法的功劳。 银行卡芯片中存储着你的身份信息和密钥，这些信息都经过了国密算法的加密保护，防止被不法分子窃取和篡改。

三、国密算法 vs 国际通用密码算法：有什么不同？

我们平时听到的密码算法，比如AES、RSA、SHA-256等，大多是国际通用的密码算法。 那么，国密算法和它们有什么不同呢？

  • 设计理念： 国密算法在设计上充分考虑了我国的信息安全需求和密码应用环境，更加注重自主可控。
  • 算法结构： 国密算法在算法结构上与国际通用算法有所不同，例如SM4算法采用了与AES不同的S盒设计。
  • 安全性： 国密算法经过了严格的安全评估和测试，在特定场景下具有更高的安全性。
  • 知识产权： 国密算法拥有自主知识产权，避免了潜在的知识产权风险。

下图为国密码算法全家福（可保存图片收藏），并列出了各自对标的国际密码算法：

国密算法全家福

我国自研的SM2/3/4/9算法均已成为国际认可的国际算法：

  • SM2和SM3密码算法已于2018年正式成为数字签名ISO/IEO和哈希函数ISO/IEO国际标准中的一部分。
  • SM4分组密码算法也于2021年正式成为分组加密ISO/IEO国际标准中的一部分。
  • 2021年10月，ISO/IEC JTC1/SC27会议宣布，我国SM9密钥交换协议作为国际标准ISO/IEC 11770-3:2021《信息技术密钥管理第3部分:使用非对称技术的机制》的一部分,由国际标准化组织ISO/IEC正式发布。

四、为什么要使用国密算法？

《中华人民共和国密码法》第二十五条明确指出“国家推进商用密码检测认证体系建设，制定商用密码检测认证技术规范、规则，鼓励商用密码从业单位自愿接受商用密码检测认证，提升市场竞争力。”，使用国密算法，不仅仅是为了支持国产，更是为了保障国家的信息安全。

  • 自主可控： 避免受制于人，掌握信息安全的主动权。
  • 安全可靠： 针对国内应用环境进行优化，安全性更高。
  • 合规要求： 在某些行业和领域，使用国密算法是强制性要求。

举个例子： 如果你是一家银行，使用国密算法可以更好地保护客户的资金安全，同时也能满足监管部门的合规要求。

另外，在技术演进方面，后量子SM算法研发已进入工程验证阶段，抗量子计算攻击的SM10算法（可抵御量子计算机的Shor算法）预计2026年完成标准化。政策牵引力持续增强，《网络安全审查办法》将SM算法支持度作为关键。

五、如何使用国密算法？

使用国密算法并不难，现在有很多成熟的国密算法库和工具可以使用。

  • 软件开发： 可以使用OpenSSL的国密引擎、Bouncy Castle等开源库。
  • 硬件开发： 可以使用支持国密算法的芯片和安全模块。

实践案例： 假设你要开发一个安全的通信应用，可以使用SM2算法进行身份认证和密钥交换，使用SM4算法对通信内容进行加密。

代码示例（Python）：

from gmssl import sm4, sm3

# SM4 CBC模式加密解密
key = b'1234567890abcdef'
揭秘国密算法：11种国密算法（SM1~10、祖冲之）已成为守护信息安全的中国力量！
iv = b'abcdef1234567890'
data = b'hello world'

# 加密
cipher = sm4.CryptSM4()
cipher.set_key(key, sm4.SM4_ENCRYPT)
encrypted_data = cipher.crypt_cbc(iv, data)

# 解密
cipher = sm4.CryptSM4()
cipher.set_key(key, sm4.SM4_DECRYPT)
decrypted_data = cipher.crypt_cbc(iv, encrypted_data)

print('原始数据:', data)
print('加密后的数据:', encrypted_data)
print('解密后的数据:', decrypted_data)

# SM3哈希
data = b'hello world'
hashed_data = sm3.sm3_hash(list(data))
print('哈希后的数据:', hashed_data)

运行结果

总结

国密算法是保障我国信息安全的重要基石。 了解国密算法，不仅能提升我们的网络安全意识，也能更好地保护我们的个人信息和财产安全。 希望通过今天的介绍，你能对国密算法有一个更清晰的认识。

以下是一张图+一句口诀的极简记忆法，助你3秒记住国密全家福：

记忆图

记忆口诀：“一四七守数据，二三九验身份，十抗量子，五六八锁深宫，祖冲之护5G”