國密算法SM234 的python3實現
國家標准
GM/T 0002-2012 《SM4分組密碼算法》
GM/T 0003.1-2012 《SM2橢圓曲線公鑰密碼算法 第1部分：總則》
GM/T 0003.2-2012 《SM2橢圓曲線公鑰密碼算法 第2部分：數字簽名算法》
GM/T 0003.3-2012《SM2橢圓曲線公鑰密碼算法 第3部分：密鑰交換協議》
GM/T 0004-2012 《SM3密碼雜湊算法》
具體參見（http://www.oscca.gov.cn/）
算法比較
| 種類 | 算法類型 | 密鑰長度 | 輸入數據要求 | 輸出數據特征 |
|---|---|---|---|---|
| SM2 | 非對稱加密算法 | 公鑰64字節，私鑰32字節 | 長度小於（2^32-1）*32=137，438，953，440字節（大約1374億多） | 輸出長度是明文長度+96，有隨機數參數，每次密文不同 |
| SM3 | 摘要算法 | -- | 無要求 | 固定長度，32字節 |
| SM4 | 對稱加密算法 | 16字節 | 分組長度16字節，需要填充到16字節整數倍。有CBC和EBC兩種模式，CBC需要設定初始值 | 長度為16字節的整數倍 |
SM2算法介紹和實現
SM2橢圓曲線公鑰密碼算法
SM2標准包括總則，數字簽名算法，密鑰交換協議，公鑰加密算法四個部分，並在每個部分的附錄詳細說明了實現的相關細節及示例。
SM2算法主要考慮素域Fp和F2m上的橢圓曲線，分別介紹了這兩類域的表示，運算，以及域上的橢圓曲線的點的表示，運算和多倍點計算算法。然后介紹了編程語言中的數據轉換，包括整數和字節串，字節串和比特串，域元素和比特串，域元素和整數，點和字節串之間的數據轉換規則。
詳細說明了有限域上橢圓曲線的參數生成以及驗證，橢圓曲線的參數包括有限域的選取，橢圓曲線方程參數，橢圓曲線群基點的選取等，並給出了選取的標准以便於驗證。最后給橢圓曲線上密鑰對的生成以及公鑰的驗證，用戶的密鑰對為（s，sP），其中s為用戶的私鑰，sP為用戶的公鑰，由於離散對數問題從sP難以得到s，並針對素域和二元擴域給出了密鑰對生成細節和驗證方式。總則中的知識也適用於SM9算法。
在總則的基礎上給出了數字簽名算法（包括數字簽名生成算法和驗證算法），密鑰交換協議以及公鑰加密算法（包括加密算法和解密算法），並在每個部分給出了算法描述，算法流程和相關示例。
數字簽名算法，密鑰交換協議以及公鑰加密算法都使用了國家密管理局批准的SM3密碼雜湊算法和隨機數發生器。數字簽名算法，密鑰交換協議以及公鑰加密算法根據總則來選取有限域和橢圓曲線，並生成密鑰對。
算法的實現和測試
SM3算法介紹和實現
SM3雜湊算法
SM3密碼雜湊（哈希、散列）算法給出了雜湊函數算法的計算方法和計算步驟，並給出了運算示例。此算法適用於商用密碼應用中的數字簽名和驗證，消息認證碼的生成與驗證以及隨機數的生成，可滿足多種密碼應用的安全需求。在SM2，SM9標准中使用。
此算法對輸入長度小於2的64次方的比特消息，經過填充和迭代壓縮，生成長度為256比特的雜湊值，其中使用了異或，模，模加，移位，與，或，非運算，由填充，迭代過程，消息擴展和壓縮函數所構成。具體算法及運算示例見SM3標准。
SM3標准測試
SM4算法介紹和實現
SM4對稱算法
此算法是一個分組算法，用於無線局域網產品。該算法的分組長度為128比特，密鑰長度為128比特。加密算法與密鑰擴展算法都采用32輪非線性迭代結構。解密算法與加密算法的結構相同，只是輪密鑰的使用順序相反，解密輪密鑰是加密輪密鑰的逆序。
此算法采用非線性迭代結構，每次迭代由一個輪函數給出，其中輪函數由一個非線性變換和線性變換復合而成，非線性變換由S盒所給出。其中rki為輪密鑰，合成置換T組成輪函數。輪密鑰的產生與上圖流程類似，由加密密鑰作為輸入生成，輪函數中的線性變換不同，還有些參數的區別。SM4算法的具體描述和示例見SM4標准。
SM4算法實現
標准數據
測試結果
