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原創

密碼的秘密-國產商用密碼算法簡介

2023-07-12 09:56:56
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提到密碼,大多數人第一時間相當的是各種互聯網賬戶的登錄“密碼”,嚴格意義上來說,登錄“密碼”實質上是一種口令,而密碼則是一種混淆技術,將正常可識別的消息轉換成無法識別的信息。舉個簡單的例子,口令相當于面罩,揭開面罩見真容,而密碼相當于易容,不復原的話,是發現不了真身的。

我國現行的《中華人民共和國密碼法》對密碼進行分類管理,按照保護不同的信息分為核心密碼、普通密碼和商用密碼,其中核心密碼和普通密碼均應用于保護屬于國家秘密的信息,而商用密碼用于保護不屬于國家秘密的信息,也就是我們常說的非涉密信息。而我們常說的“密評”,就是對商用密碼在信息系統中應用的安全性評估。

信息系統中常用的密碼主要為三類:對稱密碼算法、非對稱密碼算法和摘要算法。

  • 對稱密碼算法是指加密密鑰和解密密鑰相同的密碼算法,該算法又分為分組密碼算法和流密碼算法。分組密碼是將明文拆成長度為N的塊,對每個塊進行加密,并將得到的密文塊拼接成密文;流密碼算法又稱序列密碼算法,是將明文每位或者每個字節進行加密。常見的分組密碼有AES、DES、3DES、RC2、IDEA、SM1(國密)、SM4(國密)、SM7(國密)等;常見的序列密碼有RC4、A5、ZUC(國密)等。
  • 非對稱密碼算法又稱公鑰算法,該算法使用兩個密鑰,加密使用公鑰,解密使用私鑰,其中公鑰可以公開,私鑰必須保密。常見的算法有RSA、ECC、SM2(國密)、SM9(國密,基于標識的非對稱密碼算法)
  • 摘要算法又稱哈希算法、散列算法等,該算法是一種將任意長度消息轉化成固定長度數據的算法,這種是不可逆的,主要是驗證消息是否被篡改使用。摘要算法主要分為消息摘要算法MD、安全散列算法SHA、消息認證碼算法MAC。常見的算法包括MD5、SHA-1、SHA-2系列、HMAC-MD5、HMAC-SHA256、SM3(國密)等

國產商用密碼是我國自主設計的密碼算法,包括SM1、SM2、SM3、SM4、SM7、SM9和ZUC算法,其中SM2、SM3、SM4、SM9以及ZUC算法已被ISO采納發布為國際標準,標志著我國密碼能力已踏入國際前列。

1.SM1算法

該算法是由國家密碼管理局編制的一種商用密碼分組標準對稱算法,分組長度和密鑰長度均為128位,算法的安全保密強度及相關軟硬件實現性能與AES算法相當,目前該算法尚未公開,僅以IP核的形式存在于芯片中,使用該算法需要通過加密接口調用,常見的產品有智能IC卡、智能密碼鑰匙、加密卡、加密機等,目前廣泛應用于電子政務、電子商務以及國民經濟等領域。

2.SM2算法

SM2算法由國家密碼管理局于2010年12月17日發布,全稱為橢圓曲線算法,是一種非對稱密鑰算法,其加密強度為256位,其安全性相當于RSA3072,遠超普遍使用的RSA2048。2016年發布為國家標準《信息安全技術 SM2橢圓曲線公鑰密碼算法 第1部分:總則》(   GB/T 32918.1-2016)、《信息安全技術 SM2橢圓曲線公鑰密碼算法 第2部分:數字簽名算法》(GB/T 32918.2-2016)、《信息安全技術 SM2橢圓曲線公鑰密碼算法 第3部分:密鑰交換協議》(GB/T 32918.3-2016)、《信息安全技術 SM2橢圓曲線公鑰密碼算法 第4部分:公鑰加密算法》(GB/T 32918.4-2016)、《信息安全技術 SM2橢圓曲線公鑰密碼算法 第5部分:參數定義》(GB/T 32918.5-2017)。2018年11月,作為補篇在2017年納入國際標準的SM2/SM9數字簽名算法,以正文形式隨ISO/IEC14888-3:2018《信息安全技術帶附錄的數字簽名第3部分:基于離散對數的機制》最新一版發布。

3.SM3算法

該算法也叫密碼雜湊算法,屬于哈希(摘要)算法的一種。SM3算法采用Merkle-Damgard結構,消息分組長度為512位,摘要值長度為256位。SM3是在SHA-256基礎上改進實現的一種算法該算法為不可逆的算法,具體算法也是保密。SM3算法適用于商用密碼應用中的數字簽名和驗證。2016年發布為國家標準《信息安全技術 SM3密碼雜湊算法》(GB/T 32905-2016)。2018年10月,含有我國SM3雜湊密碼算法的ISO/IEC10118-3:2018《信息安全技術雜湊函數第3部分:專用雜湊函數》(第4版)由國際標準化組織(ISO)發布,SM3算法正式成為國際標準。

4.SM4算法

SM4算法是一種分組加密算法。SM4分組密碼算法是一種迭代分組密碼算法,由加解密算法和密鑰擴展算法組成。SM4是一種Feistel結構的分組密碼算法,其分組長度和密鑰長度均為128bits。加密算法和密鑰擴展算法迭代輪數均為32輪。SM4加解密過程的算法相同但是輪密鑰的使用順序相反。2016年發布為國家標準《信息安全技術 SM4分組密碼算法》(GB/T 32907-2016)。2021年6月25日,我國SM4分組密碼算法作為國際標準ISO/IEC 18033-3:2010/AMD1:2021《信息技術 安全技術 加密算法 第3部分:分組密碼 補篇1:SM4》,由國際標準化組織ISO/IEC正式發布。

5.SM7對稱密碼

SM7算法是一種分組密碼算法,分組長度為128比特,密鑰長度為128比特。SM7的算法文本目前沒有公開發布。SM7適用于非接IC卡應用包括身份識別類應用(門禁卡、工作證、參賽證),票務類應用(大型賽事門票、展會門票),支付與通卡類應用(積分消費卡、校園一卡通、企業一卡通、公交一卡通)。

6.SM9非對稱算法

SM9是基于非對稱密碼體制的標識密碼算法。與SM2類似,SM9算法共包含五個部分:總則、數字簽名算法、密鑰交換協議以及密鑰封裝機制和公鑰加密算法。與其它標識密碼算法相同,SM9算法的安全性是基于橢圓曲線雙線性映射的性質。不同于傳統意義上的SM2算法,SM9不需要申請數字證書,從而比傳統意義上的公鑰密碼體制有許多優點,省去了證書管理等。雙線性對的雙線性的性質是基于對的標識密碼SM2中的總則部分同樣適用于SM9,由于SM9總則中添加了適用于對的相關理論和實現基礎。2020年發布為國家標準《信息安全技術 SM9標識密碼算法 第1部分:總則》(GB/T 38635.1-2020)、《信息安全技術 SM9標識密碼算法 第2部分:算法》(GB/T 38635.2-2020)。2021年2月,我國SM9標識加密算法作為國際標準ISO/IEC18033-5:2015/ADM1:2021《信息技術安全技術加密算法第5部分:基于標識的密碼補篇1:SM9》,由國際標準化組織(ISO)正式發布。

7、ZUC算法

 祖沖之加密算法(ZUC)是我國自主設計的流密碼算法,主要用于與4G網絡中的加密,目前主要應用在通信領域當中。2016年發布為國標《信息安全技術 祖沖之序列密碼算法 第1部分:算法描述》(GB/T 33133.1-2016)、《信息安全技術 祖沖之序列密碼算法 第2部分:保密性算法》(GB/T 33133.2-2021)、《信息安全技術 祖沖之序列密碼算法 第3部分:完整性算法》(GB/T 33133.3-2021)。2020年8月,我國ZUC序列密碼算法作為ISO/IEC 18033-4:2011/AMD1:2020《信息技術 安全技術 加密算法 第四部分:序列密碼 補篇1:ZUC》正式發布。

 

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密碼的秘密-國產商用密碼算法簡介

2023-07-12 09:56:56
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提到密碼,大多數人第一時間相當的是各種互聯網賬戶的登錄“密碼”,嚴格意義上來說,登錄“密碼”實質上是一種口令,而密碼則是一種混淆技術,將正常可識別的消息轉換成無法識別的信息。舉個簡單的例子,口令相當于面罩,揭開面罩見真容,而密碼相當于易容,不復原的話,是發現不了真身的。

我國現行的《中華人民共和國密碼法》對密碼進行分類管理,按照保護不同的信息分為核心密碼、普通密碼和商用密碼,其中核心密碼和普通密碼均應用于保護屬于國家秘密的信息,而商用密碼用于保護不屬于國家秘密的信息,也就是我們常說的非涉密信息。而我們常說的“密評”,就是對商用密碼在信息系統中應用的安全性評估。

信息系統中常用的密碼主要為三類:對稱密碼算法、非對稱密碼算法和摘要算法。

  • 對稱密碼算法是指加密密鑰和解密密鑰相同的密碼算法,該算法又分為分組密碼算法和流密碼算法。分組密碼是將明文拆成長度為N的塊,對每個塊進行加密,并將得到的密文塊拼接成密文;流密碼算法又稱序列密碼算法,是將明文每位或者每個字節進行加密。常見的分組密碼有AES、DES、3DES、RC2、IDEA、SM1(國密)、SM4(國密)、SM7(國密)等;常見的序列密碼有RC4、A5、ZUC(國密)等。
  • 非對稱密碼算法又稱公鑰算法,該算法使用兩個密鑰,加密使用公鑰,解密使用私鑰,其中公鑰可以公開,私鑰必須保密。常見的算法有RSA、ECC、SM2(國密)、SM9(國密,基于標識的非對稱密碼算法)
  • 摘要算法又稱哈希算法、散列算法等,該算法是一種將任意長度消息轉化成固定長度數據的算法,這種是不可逆的,主要是驗證消息是否被篡改使用。摘要算法主要分為消息摘要算法MD、安全散列算法SHA、消息認證碼算法MAC。常見的算法包括MD5、SHA-1、SHA-2系列、HMAC-MD5、HMAC-SHA256、SM3(國密)等

國產商用密碼是我國自主設計的密碼算法,包括SM1、SM2、SM3、SM4、SM7、SM9和ZUC算法,其中SM2、SM3、SM4、SM9以及ZUC算法已被ISO采納發布為國際標準,標志著我國密碼能力已踏入國際前列。

1.SM1算法

該算法是由國家密碼管理局編制的一種商用密碼分組標準對稱算法,分組長度和密鑰長度均為128位,算法的安全保密強度及相關軟硬件實現性能與AES算法相當,目前該算法尚未公開,僅以IP核的形式存在于芯片中,使用該算法需要通過加密接口調用,常見的產品有智能IC卡、智能密碼鑰匙、加密卡、加密機等,目前廣泛應用于電子政務、電子商務以及國民經濟等領域。

2.SM2算法

SM2算法由國家密碼管理局于2010年12月17日發布,全稱為橢圓曲線算法,是一種非對稱密鑰算法,其加密強度為256位,其安全性相當于RSA3072,遠超普遍使用的RSA2048。2016年發布為國家標準《信息安全技術 SM2橢圓曲線公鑰密碼算法 第1部分:總則》(   GB/T 32918.1-2016)、《信息安全技術 SM2橢圓曲線公鑰密碼算法 第2部分:數字簽名算法》(GB/T 32918.2-2016)、《信息安全技術 SM2橢圓曲線公鑰密碼算法 第3部分:密鑰交換協議》(GB/T 32918.3-2016)、《信息安全技術 SM2橢圓曲線公鑰密碼算法 第4部分:公鑰加密算法》(GB/T 32918.4-2016)、《信息安全技術 SM2橢圓曲線公鑰密碼算法 第5部分:參數定義》(GB/T 32918.5-2017)。2018年11月,作為補篇在2017年納入國際標準的SM2/SM9數字簽名算法,以正文形式隨ISO/IEC14888-3:2018《信息安全技術帶附錄的數字簽名第3部分:基于離散對數的機制》最新一版發布。

3.SM3算法

該算法也叫密碼雜湊算法,屬于哈希(摘要)算法的一種。SM3算法采用Merkle-Damgard結構,消息分組長度為512位,摘要值長度為256位。SM3是在SHA-256基礎上改進實現的一種算法該算法為不可逆的算法,具體算法也是保密。SM3算法適用于商用密碼應用中的數字簽名和驗證。2016年發布為國家標準《信息安全技術 SM3密碼雜湊算法》(GB/T 32905-2016)。2018年10月,含有我國SM3雜湊密碼算法的ISO/IEC10118-3:2018《信息安全技術雜湊函數第3部分:專用雜湊函數》(第4版)由國際標準化組織(ISO)發布,SM3算法正式成為國際標準。

4.SM4算法

SM4算法是一種分組加密算法。SM4分組密碼算法是一種迭代分組密碼算法,由加解密算法和密鑰擴展算法組成。SM4是一種Feistel結構的分組密碼算法,其分組長度和密鑰長度均為128bits。加密算法和密鑰擴展算法迭代輪數均為32輪。SM4加解密過程的算法相同但是輪密鑰的使用順序相反。2016年發布為國家標準《信息安全技術 SM4分組密碼算法》(GB/T 32907-2016)。2021年6月25日,我國SM4分組密碼算法作為國際標準ISO/IEC 18033-3:2010/AMD1:2021《信息技術 安全技術 加密算法 第3部分:分組密碼 補篇1:SM4》,由國際標準化組織ISO/IEC正式發布。

5.SM7對稱密碼

SM7算法是一種分組密碼算法,分組長度為128比特,密鑰長度為128比特。SM7的算法文本目前沒有公開發布。SM7適用于非接IC卡應用包括身份識別類應用(門禁卡、工作證、參賽證),票務類應用(大型賽事門票、展會門票),支付與通卡類應用(積分消費卡、校園一卡通、企業一卡通、公交一卡通)。

6.SM9非對稱算法

SM9是基于非對稱密碼體制的標識密碼算法。與SM2類似,SM9算法共包含五個部分:總則、數字簽名算法、密鑰交換協議以及密鑰封裝機制和公鑰加密算法。與其它標識密碼算法相同,SM9算法的安全性是基于橢圓曲線雙線性映射的性質。不同于傳統意義上的SM2算法,SM9不需要申請數字證書,從而比傳統意義上的公鑰密碼體制有許多優點,省去了證書管理等。雙線性對的雙線性的性質是基于對的標識密碼SM2中的總則部分同樣適用于SM9,由于SM9總則中添加了適用于對的相關理論和實現基礎。2020年發布為國家標準《信息安全技術 SM9標識密碼算法 第1部分:總則》(GB/T 38635.1-2020)、《信息安全技術 SM9標識密碼算法 第2部分:算法》(GB/T 38635.2-2020)。2021年2月,我國SM9標識加密算法作為國際標準ISO/IEC18033-5:2015/ADM1:2021《信息技術安全技術加密算法第5部分:基于標識的密碼補篇1:SM9》,由國際標準化組織(ISO)正式發布。

7、ZUC算法

 祖沖之加密算法(ZUC)是我國自主設計的流密碼算法,主要用于與4G網絡中的加密,目前主要應用在通信領域當中。2016年發布為國標《信息安全技術 祖沖之序列密碼算法 第1部分:算法描述》(GB/T 33133.1-2016)、《信息安全技術 祖沖之序列密碼算法 第2部分:保密性算法》(GB/T 33133.2-2021)、《信息安全技術 祖沖之序列密碼算法 第3部分:完整性算法》(GB/T 33133.3-2021)。2020年8月,我國ZUC序列密碼算法作為ISO/IEC 18033-4:2011/AMD1:2020《信息技術 安全技術 加密算法 第四部分:序列密碼 補篇1:ZUC》正式發布。

 

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