2021SC@SDUSC sm2算法加解密过程

本文详细介绍了SM2加密算法的过程,包括生成随机数、计算椭圆曲线点、应用密钥派生函数和密码杂凑函数等步骤。同时,也阐述了SM2解密算法的细节,涉及椭圆曲线方程验证、无穷远点检查及密文还原等操作。

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2021SC@SDUSC
1SM2 加密算法

假设要发送的消息为比特串M ,len为M的比特长度。为了对明文M进行加密,作为加密者的用户A应进行以下运算步骤。

(1)用随机数发生器产生随机数k∈[1,n-1],其中n是椭圆曲线基点G的阶次。

(2)计算椭圆曲线点 C 1 = [ k ] G = ( x 1 , y 1 ) C1=[k]G=(x_1,y_1) C1=[k]G=(x1,y1)

(3)计算椭圆曲线上的点 S = [ h ] P B S=[h]P_B S=[h]PB其中S不能为无穷远点O。
(4)计算椭圆曲线点 [ k ] P B = ( x 2 , y 2 ) [k]P_B=(x_2,y_2) [k]PB=(x2,

SM2算法是中国国家密码管理局发布的一种椭圆曲线公钥密码算法,主要用于数字签名、密钥交换和加密。以下是SM2算法加解密过程的C++实现概述: 1. **密钥生成**: - 选择一条椭圆曲线和基点G。 - 随机生成私钥d,计算公钥Q = d * G。 2. **加密过程**: - 将明文消息M进行填充,使其长度符合要求。 - 生成随机数k,计算点C1 = k * G。 - 计算点S = k * Q,如果S是无穷远点,则重新选择k。 - 计算t = KDF(Sx, Sy, len(M)),其中KDF是密钥派生函数。 - 计算密文C2 = M ⊕ t。 - 计算C3 = Hash(Sx, M),其中Hash是哈希函数。 - 最终密文为C = C1 || C2 || C3。 3. **解密过程**: - 从密文C中分离出C1、C2和C3。 - 计算点S = d * C1。 - 计算t = KDF(Sx, Sy, len(C2))。 - 计算明文M = C2 ⊕ t。 - 验证C3是否等于Hash(Sx, M),如果不等于,则解密失败。 以下是一个简化的C++实现示例: ```cpp #include <iostream> #include <vector> #include <openssl/ec.h> #include <openssl/evp.h> #include <openssl/pem.h> #include <openssl/err.h> // 密钥生成 void generate_key_pair(EC_KEY *key) { EC_KEY_generate_key(key); } // 加密 std::vector<unsigned char> encrypt(const std::vector<unsigned char> &plaintext, const EC_KEY *public_key) { // 实现加密逻辑 std::vector<unsigned char> ciphertext; // 加密过程代码 return ciphertext; } // 解密 std::vector<unsigned char> decrypt(const std::vector<unsigned char> &ciphertext, const EC_KEY *private_key) { // 实现解密逻辑 std::vector<unsigned char> plaintext; // 解密过程代码 return plaintext; } int main() { // 初始化OpenSSL OpenSSL_add_all_algorithms(); ERR_load_BIO_strings(); ERR_load_crypto_strings(); // 生成密钥对 EC_KEY *key = EC_KEY_new_by_curve_name(NID_sm2); generate_key_pair(key); // 明文 std::vector<unsigned char> plaintext = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o', ' ', 'W', 'o', 'r', 'l', 'd'}; // 加密 std::vector<unsigned char> ciphertext = encrypt(plaintext, key); // 解密 std::vector<unsigned char> decrypted_text = decrypt(ciphertext, key); // 输出结果 std::cout << "Original Text: " << std::string(plaintext.begin(), plaintext.end()) << std::endl; std::cout << "Decrypted Text: " << std::string(decrypted_text.begin(), decrypted_text.end()) << std::endl; // 清理 EC_KEY_free(key); EVP_cleanup(); ERR_free_strings(); return 0; } ``` 请注意,这只是一个简化的示例,实际实现中需要处理更多细节,如错误检查、密钥存储等。
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