关于国密算法

mumu2025/11/23大约 8 分钟指南国密算法国密信创密码学

关于国密算法

🇨🇳 什么是国密算法

国密算法是指国家密码管理局认定和公布的商用密码算法，是我国自主设计的密码算法体系。主要包括：

SM2 - 椭圆曲线公钥密码算法
SM3 - 密码杂凑算法
SM4 - 分组密码算法
SM9 - 标识密码算法
ZUC - 祖冲之序列密码算法（用于 4G/5G 通信加密）

🏛️ 信创化与特殊领域应用

什么是信创

信创（信息技术应用创新）是国家战略，旨在实现信息技术领域的自主可控，摆脱对国外技术的依赖。国密算法是信创体系的重要组成部分。

适用场景

国密算法常见于：政务专网与电子签章、金融支付与清算、医疗健康档案、关键基础设施（能源/交通/通信/工控）、以及需要合规审计的企业内部系统与电子合同平台。

🆚 国密算法 vs 国际标准算法

功能对应关系

功能	国密算法	国际标准算法	密钥长度
非对称加密/签名	SM2	RSA / ECDSA	256位 (SM2) vs 2048位+ (RSA)
哈希/摘要	SM3	SHA-256 / SHA-512	256位输出
对称加密	SM4	AES	128位
流密码	ZUC	ChaCha20 / RC4	128位

性能特点对比

SM2 vs RSA

优势：

✅ 密钥更短（256位 vs 2048位），存储和传输更高效
✅ 签名和验签速度更快
✅ 相同安全强度下计算量更小

劣势：

⚠️ 缺乏硬件加速支持（国际芯片）
⚠️ 软件实现性能受限于平台

SM3 vs SHA-256

特点：

✅ 安全强度相当（256位输出）
✅ 算法结构相似，性能接近
⚠️ SHA系列在国际芯片上有硬件加速指令（如 Intel SHA-NI）
⚠️ SM3 在国产芯片上有专用加速指令

SM4 vs AES

特点：

✅ 同为128位分组密码，安全强度相当
✅ 算法效率相似
⚠️ AES 在国际芯片上有硬件加速（AES-NI）
⚠️ SM4 在国产芯片上有专用加速指令

⚡ 性能差异的根本原因

CPU 硬件加速指令

现代处理器通常内置了密码算法加速指令：

国际芯片（Intel、AMD、ARM）

• AES-NI：AES 加速指令集，性能提升 3-10 倍
• SHA Extensions：SHA-256 加速，性能提升 2-5 倍
• PCLMULQDQ：用于 GCM 模式加速

这些指令对国密算法不起作用，导致国密算法在国际芯片上只能用纯软件实现。

国产芯片（飞腾、龙芯、海光、申威）

• SM2 硬件加速单元
• SM3 专用指令
• SM4 加速指令
• ZUC 硬件支持

国产芯片针对国密算法优化，可以达到与 AES/SHA 在国际芯片上相当的性能。

性能测试数据参考

平台差异

以下数据仅供参考，实际性能取决于具体的硬件平台、软件实现和使用场景。

在 Intel/AMD x86 平台（无国密硬件加速）

AES 依赖 AES-NI，可比纯软件 SM4 快约 3-10 倍。
SHA-256 依赖 SHA 指令，可比纯软件 SM3 快约 2-5 倍。
ZUC/SM2 在无专用指令时均为纯软件路径，性能取决于实现质量。

在国产芯片平台（有国密硬件加速）

SM4/SM3/SM2/ZUC 通常有专用指令或内置加速，性能可反超软件版 AES/SHA（常见提升 2-5 倍）。
AES/SHA 若无对应指令，则退化为纯软件，实现间差异更大。

上述倍数为典型量级参考，实际表现取决于芯片型号、编译器优化和具体实现。

🎯 如何选择算法

必须使用国密的场景

以下场景强制或强烈推荐使用国密算法：

国家政务系统 - 法律法规明确要求
金融支付系统 - 人民银行和银保监会要求
关键基础设施 - 国家安全考虑
国产化替代项目 - 信创要求
敏感数据保护 - 合规要求

可以选择国际算法的场景

以下场景可以灵活选择：

国际化应用 - 与国外系统对接
开源社区项目 - 生态兼容性
移动应用 - 兼容性和性能平衡
非敏感数据 - 无特殊合规要求

混合使用方案

GMKitX 同时支持国密和国际算法，可以灵活混合使用：

import { 
  sm2Encrypt, sm3Digest,  // 国密算法
  sha256, sha512          // 国际算法
} from 'gmkitx';

// 敏感数据用国密
const sensitiveData = sm2Encrypt(publicKey, '敏感信息');
const signature = sm3Digest('重要文件');

// 一般数据用国际标准（兼容性更好）
const checksum = sha256('普通文件内容');
const hash = sha512('日志数据');