国密算法与国际算法的在线Battle丨正经情报局05期 – 作者:beikatech

在之前的两期，我们了解了三大加密算法，以及古代一些奇奇怪怪的加密算法。

本期贾博士受邀，要给国产加密算法国密算法与国外加密算法国际算法之间的Battle当裁判。

 

 首先给大家介绍一下要比赛的双方~ 

国际算法一般是指以美国为主研制发布的加密算法，如RSA、AES、3DES、SHA-256等加密算法，是现今国际上广泛应用的商用密码算法。然而，国际算法在市场上已经存在几十年，许多算法都被发现了漏洞，存在较高的安全风险。 

而当前我国金融系统大多采用国际算法，存在大量的不可控因素，比如留有后门、安全系数过低等，一旦被不法分子利用攻击，所产生的损失将不可估量。

因此，为了保障国内商用密码的安全性，国家商用密码管理办公室制定了一套自主可控的国产算法，即国密算法，其中包括SM1、SM2、SM3、SM4、祖冲之密码算法（ZUC）等等。 

今天贾博士就以分组密码算法（3DES和SM4）、公钥密码算法（RSA和SM2）、摘要算法（SM3）为例，和大家谈谈国密算法和国际算法的区别。 

分组密码算法

国际3DES、国产SM4 

分组密码，是指将明文数据按固定长度进行分组，然后在同一密钥控制下逐组进行加密，从而将各个明文分组变换成一个等长的密文分组的密码。其中二进制明文分组的长度称为该分组密码的分组规模。

国际分组密码算法中的3DES算法是美国政府采用的一种区块加密标准，用于替代安全性略有不足的DES算法。它进行了DES的3次运算，采用由加密到解密再到加密的方式处理。因此3DES虽然在安全性上较DES有较大的提升，但也导致运算速度变慢，资源消耗也有所增加。 

2006年我国公布了无限局域网产品使用的SM4密码算法。这是我国第一次公布自己的商用密码算法。  

本节考点

国产SM4算法在计算过程中增加非线性变换，大大提高了其算法的安全性，并且由专业机构进行了密码分析，民间也对21轮SM4进行了差分密码分析，结论均为安全。

（3DES和SM4特性对比图）   

公钥加密算法

国际RSA、国产SM2 

公钥加密也称非对称加密算法，它使用两个密钥，公钥和私钥，因此称双密钥体制。这两个密钥是数学相关，用某用户密钥加密后得到的信息，只能用该用户的解密密钥才能解密。如果知道了其中一个，并不能计算出另外一个。

这些我们在上上期都有提到，忘记的小伙伴可以去复习一下。

RSA算法于1978年首次发表，是迄今为止最容易理解和实现的公钥算法，其理论基础是一种特殊的可逆模幂运算，其安全性基于分解大整数的困难性。 

RSA算法既可用于加密，又可用于数字签名，已得到广泛采用，并被许多标准化组织接纳。目前许多国家标准仍采用RSA算法或它的变型。 

但是此前的棱镜门事件，斯诺登曝出，美国国安局在RSA算法中留有后门，以便美国国家安全局进行监听，得以大量解密网络上之数据。

而SM2算法由我国国家密码管理局于2010年12月17日发布，是一种椭圆曲线公钥密码算法。椭圆曲线并不是椭圆，之所以称为椭圆曲线是该方程与计算椭圆周长的方程相似。 

现今对椭圆曲线研究的时间短，经过许多优秀的数学家的努力，至今一直没有找到亚指数级算法。而由于目前所知求解ECDLP的最好方法是指数级的，这使得我们选用SM2算法作加解密及数字签名时，所要求的密钥长度比RSA要短得多，但安全系数仍然很高。

在相同安全性能下，RSA算法所需的公钥数要多于SM2算法，160位的SM2算法与1024位的RSA算法具有相同的安全等级。

国际RSA算法和国产SM2算法对比

本节考点

通过对比，可以看出SM2与RSA算法相比，性能更优也更安全：密码复杂度高、处理速度快、机器性能消耗更小。 

 

摘要算法

国际MD5、国产SM3 

摘要函数在密码学中具有重要的地位，此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。

 2005年，我国密码学家王小云教授等人给出了国际上与SM3类似的摘要算法——MD5算法和SHA-1算法的碰撞攻击方法，现今被广泛应用的MD5算法和SHA-1算法不再是安全的算法。

而新兴的SM3密码摘要算法，是中国国家密码管理局2010年公布的中国商用密码杂凑算法标准，是在SHA-256基础上改进实现的一种算法。SM3算法采用Merkle-Damgard结构，消息分组长度为512位，摘要值长度为256位。

SM3算法的压缩函数与SHA-256的压缩函数具有相似的结构，但是SM3算法的设计更加复杂，比如压缩函数的每一轮都使用2个消息字。

本节考点

现今为止，SM3算法的安全性与SHA-256相比，还是相对较高的。 

由此可以得出，国密算法可以说是每个点都优于国际算法了，直接三比零KO~

悄悄说一下，北卡科技自主研发的军工级互联网安全通信系统——咔信，就是采用的国密算法，安全性什么的，就不用我多说了吧？

来源：freebuf.com 2019-09-26 10:02:23 by: beikatech