国密算法入门：SM2/SM3/SM4/SM9/ZUC 是什么、谁在用、怎么落地

国密是什么

国密算法 = 中国国家密码管理局发布的商用密码（SM = 商密）算法标准集。它不是一套新密码学理论——算法原理与国际算法同源（椭圆曲线、杂凑、分组密码），而是由中国主导设计的标准实现，用于密码自主可控与合规场景。

五个算法各自管什么

| 算法 | 类型 | 国际对应 | 一句话用途 | |---|---|---|---| | SM2 | 椭圆曲线公钥 | RSA / ECDSA | 签名、密钥交换、公钥加密 | | SM3 | 密码杂凑 | SHA-256 | 摘要、完整性校验 | | SM4 | 分组密码 | AES-128 | 数据加密（对称） | | SM9 | 标识密码 | IBE | 用身份（邮箱/手机号）直接做公钥 | | ZUC（祖冲之） | 序列密码 | Snow 3G / AES-CTR | 4G/5G 通信流加密 |

开发者日常打交道的主要是前三个（合称国密三件套），SM9 和 ZUC 偏专用场景（标识密码、电信）。

与国际算法的对应关系

签名/加密层： RSA, ECDSA  ←→  SM2（256 位椭圆曲线）
摘要层：      SHA-256     ←→  SM3（256 位输出）
对称加密层：  AES-128     ←→  SM4（128 位分组/密钥）
组合套件：    TLS-RSA/AES ←→  TLCP（国密 TLS，ECC-SM4-SM3 套件）

安全强度等价换算（心里有数即可）：

• SM2 256 位 ≈ RSA 3072 位
• SM3 ≈ SHA-256
• SM4 ≈ AES-128

谁在用国密

1. 政务：电子签章、电子证照、政务云（GB/T 38540 等一串国标围着国密转）
2. 金融：银行核心系统改造、银联标准、数字货币相关
3. 等保 2.0：三级及以上系统被要求使用商用密码（这是最普遍的驱动力）
4. 央企/关键基础设施：能源、交通、水利的信息化
5. 密评：《商用密码应用安全性评估》过评要求算法合规

开发者怎么落地：分层视角

应用层（Java/Go/Node/前端）

• Java：BouncyCastle（SM2/SM3/SM4 在 org.bouncycastle.crypto.engines）或国密专项库 hutool 的 SmUtil
• 前端/Node：sm-crypto（纯 JS，加解密/签名）
• Go：github.com/tjfoc/gmssl、github.com/emmansun/gmsm

协议层（HTTPS 国密化）

标准 OpenSSL 不支持国密 TLS。可选：

• Tongsuo（铜锁，原 BabaSSL）：蚂蚁开源，兼容 OpenSSL 语法，支持国密 TLS 1.3 与双证书
• GmSSL：北大开源，国密 TLS（TLCP 协议，GB/T 38656）
• 双证书模式：SM2 证书 + RSA 证书并行，按客户端能力协商（过渡期标配）

硬件层

生产密钥管理要求「通过国密局认证的密码产品」：PCI-E 密码卡、UKey、云密码机（云厂商的 KMS 国密版）。应用层 JS/软件实现适合开发联调，生产签名私钥不应离开密码硬件——这是密评的硬要求。

用在线工具理解算法行为

读十遍文档不如跑一次加解密。本站提供全套国密在线工具（纯浏览器本地计算，输入不上传）：

• SM2 加解密与签名：生成密钥对 → 加密 → 解密 → 签名 → 验签，完整走一遍公钥算法流程；联调时可当「已验证正确的对端」用
• SM3 哈希计算器：验证标准测试向量（SM3("abc") = 66c7f0f4...），排查编码问题
• SM4 加解密：ECB/CBC 模式对比，体会「相同分组在 ECB 下密文相同」的模式泄露

新手最常问的三个问题

Q：国密算法安全吗？还是「弱化的国产算法」？ SM2/SM3/SM4 的设计经过公开国际评审（SM4 曾在 IETF RFC 8998 发布），目前没有任何实际攻击先例，强度与国际对应算法同级。「国密=弱密码」是误解。

Q：我司系统必须上国密吗？ 看两个信号：等保级别（三级以上基本跑不掉）+ 行业监管（政务/金融/央企）。互联网 ToC 业务一般无硬性要求。

Q：改造工作量多大？ 分三档：只换算法层（代码里 RSA→SM2 调用替换）约人天级；协议层国密 TLS（Tongsuo + 国密证书）约人周级；完整密评合规（密码硬件 + 管理制度）是人月级工程。

排查清单

1. 分清三件套定位：SM2 签名加密 / SM3 摘要 / SM4 对称加密
2. 合规判断：等保三级 + 政务/金融 → 必须国密
3. 联调先用在线工具验证算法层正确性，再查协议层
4. 生产私钥进密码硬件，软件实现只做开发验证
5. 国密 TLS 选 Tongsuo/GmSSL，过渡期双证书并行

本文由 ToolVault 工具匣 提供。相关工具：SM2 加解密与签名、SM3 哈希、SM4 加解密。相关阅读：SM2 和 RSA 怎么选、SM3 和 SHA-256 的区别。访问 首页 查看更多开发者工具。