接前一篇文章:中移(苏州)软件技术有限公司面试问题与解答(0)—— 面试感悟与问题记录
本文参考以下文章:
信息安全第五篇(国密加密算法)_domestic encryption algorithm-CSDN博客
特此致谢!
本文对于中移(苏州)软件技术有限公司面试问题中的“(16)是否了解可信计算国密标准?请介绍一下。”进行解答与解析。
主要有:SM1、SM2、SM3、SM4。密钥长度和分组长度均为128位。
顾名思义,国密就是国产化的密码算法,即国家密码局认定的国产密码算法。在我们日常开发过程中会接触到各种各样的密码算法,如RSA、SHA256 等等。为了达到更高的安全等级,许多大公司和国家会制定自己的密码算法。国密就是这样一组由中国国家密码管理局制定的密码算法。在国际形势越发复杂多变的今天,密码算法的国产化替代,在一些领域已经成为了一股势不可挡的潮流。
国密的官方名称为国家商用密码,简称商密,拼音缩写是SM。这也是国密标准中SM1/2/3/4/7/9等算法名称的来源。国密算法的命名方式非常简单直接,就像“绵阳九所”、“二机部”一样,都是“分类+序号”的组合。其中SM1和SM4是对称算法,对标AES;SM2 是非对称算法,对标RSA、ECDSA;SM3是摘要算法,对标MD5。
在基础的国密算法之上,可以构造一个国密的垂直生态,比如实现国密算法的硬件、提供国密支持的密码库、加入国密流程的TLS握手协议等等。正如安全需要纵深防御一样,基于国密的信任链也需要有全软件栈上的支持。
SM1算法是国家密码管理部门审批的分组密码算法。分组长度和密钥长度都为128比特,算法安全保密强度及相关软硬件实现性能与AES相当。该算法不公开,仅以IP核的形式存在于芯片中。采用该算法已经研制了系列芯片、智能IC卡、智能密码钥匙、加密卡、加密机等安全产品,广泛应用于电子政务、电子商务及国民经济的各个应用领域(包括国家政务通、警务通等重要领域)。
SM1与AES的对比如下表所示:
SM1 | AES | |
算法结构 | 基本椭圆曲线(ECC) | Substitution-Permutation |
区块长度 | 128bit | 128bit |
密钥长度 | 128bit | 2048-4096bit |
秘钥生成速度 | 快 | 中 |
解密加密速度 | 快 | 快 |
SM2算法和RSA算法都是公钥密码算法。SM2算法是一种更先进安全的算法,在我国商用密码体系中被用来替换RSA算法。SM2性能更优更安全:密码复杂度高、处理速度快、机器性能消耗更小。
SM2 | RSA | |
---|---|---|
秘钥长度 | 基本椭圆曲线(ECC) | 基于特殊的可逆模幂运算 |
计算复杂度 | 完全指数级 | 亚指数级 |
存储空间 | 192-256bit | 2048-4096bit |
秘钥生成速度 | 较RSA算法快百倍以上 | 慢 |
解密加密速度 | 较快 | 一般 |
SM3是摘要加密算法。国产SM3是中国国家密码管理局于2010年公布的中国商用密码杂凑算法标准。SM3算法适用于商用密码应用中的数字签名和验证,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 | SHA-256 | |
算法结构 | Merkle-Damgard结构 | 基于特殊的可逆模幂运算 |
消息长度 | 2^64位 | < 2^64位 |
分组长度 | 512位 | 512位 |
摘要长度 | 256位 | 256位 |
计算步骤 | 64步 | 64步 |
加密速度 | 快 | 快 |
SM4算法是一个分组算法,用于无线局域网产品。该算法的分组长度为128比特,密钥长度为128比特。加密算法与密钥扩展算法都采用32轮非线性迭代结构。解密算法与加密算法的结构相同,只是轮密钥的使用顺序相反,解密轮密钥是加密轮密钥的逆序。此算法采用非线性迭代结构,每次迭代由一个轮函数给出,其中轮函数由一个非线性变换和线性变换复合而成,非线性变换由S盒所给出。其中rki为轮密钥,合成置换T组成轮函数。轮密钥的产生与上图流程类似,由加密密钥作为输入生成,轮函数中的线性变换不同,还有些参数的区别。SM4算法的具体描述和示例见SM4标准。
SM4 | 3DES | DES | |
算法结构 | 非平衡Feistel | 使用标准的算术和逻辑运算 | 使用标准的算术和逻辑运算 |
计算轮数 | 32 | 48 | 16 |
分组长度 | 128位 | 128位 | 64 |
密钥长度 | 128位 | 128位 | 64 |
有效密钥长度 | 112位 | 128位 | 56 |
性能 | 快 | 中 | 中 |
安全性 | 快 | 中 | 低 |
SM7是一种分组密码算法。分组长度为128比特,密钥长度为128比特。SM7适用于非接触式IC卡,应用包括身份识别类应用(门禁卡、工作证、参赛证)、票务类应用(大型赛事门票、展会门票),支付与通卡类应用(积分消费卡、校园一卡通、企业一卡通等)。
为了降低公开密钥系统中密钥和证书管理的复杂性,以色列科学家、RSA算法发明人之一Adi Shamir在1984年提出了标识密码(Identity-Based Cryptography)的理念。标识密码将用户的标识(如邮件地址、手机号码、QQ号码等)作为公钥,省略了交换数字证书和公钥过程,使得安全系统变得易于部署和管理,非常适合端对端离线安全通讯、云端数据加密、基于属性加密、基于策略加密的各种场合。
2008年标识密码算法正式获得国家密码管理局颁发的商密算法型号:SM9(商密九号算法),为我国标识密码技术的应用奠定了坚实的基础。SM9算法不需要申请数字证书,适用于互联网应用的各种新兴应用的安全保障。如基于云技术的密码服务、电子邮件安全、智能终端保护、物联网安全、云存储安全等等。这些安全应用可采用手机号码或邮件地址作为公钥,实现数据加密、身份认证、通话加密、通道加密等安全应用,并具有使用方便,易于部署的特点,从而开启了普及密码算法的大门。
祖冲之序列密码算法是中国自主研究的流密码算法,是运用于移动通信4G网络中的国际标准密码算法。该算法包括祖冲之算法(ZUC)、加密算法(128-EEA3)和完整性算法(128-EIA3)三个部分。目前已有对ZUC算法的优化实现,有专门针对128-EEA3和128-EIA3的硬件实现与优化。
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当谈论国密支持时,并不仅仅单独指可以用某一种国密算法进行加解密,而是指嵌合入国密的生态,支持某种国密的应用场景。
作为国家密码管理局制定的密码算法,国密广泛应用于电子政务(包括国家政务通、警务通等重要领域)、信创及金融业的各个应用领域。
至此,中移(苏州)软件技术有限公司面试问题中的“(16)是否了解可信计算国密标准?请介绍一下。”就解答完了。