国密算法详解：原理、场景与Java代码实现

1. 什么是国密算法？

国密算法（SM系列算法）是由中国国家密码管理局制定的密码算法标准，专门为满足中国的国家信息安全需求而设计。这些算法主要用于加密、签名、认证等场景，具有较高的安全性和性能，是国内金融、政府和企业数据保护的重要基础。

国密算法主要包括以下几个常见算法：

• SM1：对称加密算法，类似于AES。
• SM2：非对称加密算法，基于椭圆曲线密码学，类似于ECDSA和RSA。
• SM3：密码散列算法，类似于SHA系列。
• SM4：对称加密算法，类似于AES，支持硬件加速。
• SM9：基于身份的密码算法，支持签名和加密。

接下来，我们将详细介绍每种算法的实现原理、适用场景，以及如何在Java中使用 Hutool 库实现相关功能。

2. 国密算法详解

2.1 SM2

实现原理：
SM2 是基于椭圆曲线公钥密码学的非对称算法，支持密钥生成、数据加密解密、数字签名与验证。SM2 的安全性来源于椭圆曲线离散对数问题的难解性。

适用场景：

• 数字签名与验证
• 公钥加密与解密
• 密钥协商

优点：

• 相较于 RSA，SM2 在相同安全强度下，密钥长度更短，计算效率更高。

2.2 SM3

实现原理：
SM3 是一种密码散列算法，其输出为固定的 256 位散列值。它能将任意长度的输入映射为固定长度的散列值，具备抗碰撞性、抗篡改性和抗分析性。

适用场景：

• 数据完整性校验
• 数字签名中的消息摘要生成
• 密码学随机数生成

2.3 SM4

实现原理：
SM4 是分组对称加密算法，分组长度为 128 位，密钥长度为 128 位。它采用 32 轮迭代加密，每轮包括非线性变换（S盒）、线性变换、密钥扩展等。

适用场景：

• 数据加密传输
• 文件加密存储
• 物联网设备通信安全

优点：

• 支持硬件加速，适合高性能需求场景。

3. Java 实现国密算法（基于 Hutool）

Hutool 是一款轻量级 Java 工具包，内置了对 SM2、SM3、SM4 算法的支持。下面将通过代码展示如何使用 Hutool 实现国密算法。

3.0 引入依赖

gradle

implementation 'cn.hutool:hutool-all:5.8.16'
implementation 'org.bouncycastle:bcprov-jdk15to18:1.69'

maven

<dependency>
  <groupId>cn.hutool</groupId>
  <artifactId>hutool-all</artifactId>
  <version>5.8.16</version>
</dependency>