c++实现SM2算法

时间: 2023-07-26 22:12:14 浏览: 51
SM2算法是一种基于椭圆曲线密码学的公钥密码算法,下面是C++实现SM2算法的基本步骤: 1. 选取椭圆曲线参数,确定基点G和曲线阶n。 2. 生成密钥对:随机生成私钥d,并计算公钥Q=dG。 3. 加密过程:选择随机数k,计算点C1=kG,计算点S=kPb,计算点T=M⊕KDF(S),其中M为明文,KDF为密钥派生函数。 4. 解密过程:计算点S=dC1,计算点T=M⊕KDF(S)。 下面是一个基于OpenSSL库实现SM2算法的示例代码: ```c++ #include <openssl/ec.h> #include <openssl/evp.h> #include <openssl/rand.h> #include <openssl/bn.h> int SM2_encrypt(unsigned char *in, size_t inlen, unsigned char *out, size_t *outlen, EC_KEY *ec_key) { int ret = 0; const EC_GROUP *group = EC_KEY_get0_group(ec_key); const EC_POINT *pub_key = EC_KEY_get0_public_key(ec_key); const BIGNUM *order = EC_GROUP_get0_order(group); const EVP_MD *md = EVP_sm3(); unsigned char Z[32]; unsigned char kdf[32]; unsigned char C1[65], C2[1024], C3[32]; size_t C1len = 65, C2len = inlen, C3len = 32; EC_POINT *kG = NULL, *Pb = NULL; BIGNUM *k = NULL, *S = NULL, *T = NULL; EVP_MD_CTX *ctx = NULL; kG = EC_POINT_new(group); Pb = EC_POINT_new(group); k = BN_new(); S = BN_new(); T = BN_new(); ctx = EVP_MD_CTX_new(); // 生成随机数k do { if (!BN_rand_range(k, order)) { ret = -1; break; } } while (BN_is_zero(k)); // 计算点C1=kG if (!EC_POINT_mul(group, kG, k, NULL, NULL, NULL)) { ret = -1; break; } if (!EC_POINT_point2oct(group, kG, POINT_CONVERSION_UNCOMPRESSED, C1, C1len, NULL)) { ret = -1; break; } // 计算点S=kPb if (!EC_POINT_mul(group, Pb, NULL, pub_key, k, NULL)) { ret = -1; break; } if (!EC_POINT_point2bn(group, Pb, POINT_CONVERSION_UNCOMPRESSED, S, NULL)) { ret = -1; break; } // 计算Z=Hash(ENTLA||ZA||M) if (!EVP_Digest(in, inlen, Z, NULL, md, NULL)) { ret = -1; break; } if (!EC_POINT_point2oct(group, pub_key, POINT_CONVERSION_UNCOMPRESSED, Z + 1, 64, NULL)) { ret = -1; break; } Z[0] = 0x03; // 计算点C2=M⊕KDF(S) if (!EVP_DigestInit_ex(ctx, md, NULL) || !EVP_DigestUpdate(ctx, Z, sizeof(Z)) || !EVP_DigestUpdate(ctx, in, inlen) || !EVP_DigestFinal_ex(ctx, kdf, NULL)) { ret = -1; break; } for (size_t i = 0; i < sizeof(kdf); i++) { C2[i] = in[i] ^ kdf[i]; } // 计算点C3=Hash(Z||C2) if (!EVP_DigestInit_ex(ctx, md, NULL) || !EVP_DigestUpdate(ctx, Z, sizeof(Z)) || !EVP_DigestUpdate(ctx, C2, C2len) || !EVP_DigestFinal_ex(ctx, C3, NULL)) { ret = -1; break; } // 组装密文 memcpy(out, C1, C1len); memcpy(out + C1len, C3, C3len); memcpy(out + C1len + C3len, C2, C2len); *outlen = C1len + C3len + C2len; ret = 1; done: EVP_MD_CTX_free(ctx); BN_free(T); BN_free(S); BN_free(k); EC_POINT_free(Pb); EC_POINT_free(kG); return ret; } int SM2_decrypt(unsigned char *in, size_t inlen, unsigned char *out, size_t *outlen, EC_KEY *ec_key) { int ret = 0; const EC_GROUP *group = EC_KEY_get0_group(ec_key); const BIGNUM *d = EC_KEY_get0_private_key(ec_key); const EVP_MD *md = EVP_sm3(); unsigned char Z[32]; unsigned char kdf[32]; unsigned char C1[65], C2[1024], C3[32]; size_t C1len = 65, C2len = inlen - C1len - C3len, C3len = 32; EC_POINT *kG = NULL, *Sb = NULL; BIGNUM *S = NULL, *T = NULL; EVP_MD_CTX *ctx = NULL; kG = EC_POINT_new(group); Sb = EC_POINT_new(group); S = BN_new(); T = BN_new(); ctx = EVP_MD_CTX_new(); // 解析密文 memcpy(C1, in, C1len); memcpy(C3, in + C1len, C3len); memcpy(C2, in + C1len + C3len, C2len); // 计算点S=dC1 if (!EC_POINT_oct2point(group, kG, C1, C1len, NULL) || !EC_POINT_mul(group, Sb, NULL, kG, d, NULL) || !EC_POINT_point2bn(group, Sb, POINT_CONVERSION_UNCOMPRESSED, S, NULL)) { ret = -1; break; } // 计算Z=Hash(ENTLA||ZA||M) if (!EVP_Digest(C2, C2len, Z, NULL, md, NULL) || !EC_POINT_point2oct(group, Sb, POINT_CONVERSION_UNCOMPRESSED, Z + 1, 64, NULL)) { ret = -1; break; } Z[0] = 0x03; // 计算点T=M⊕KDF(S) if (!EVP_DigestInit_ex(ctx, md, NULL) || !EVP_DigestUpdate(ctx, Z, sizeof(Z)) || !EVP_DigestUpdate(ctx, C2, C2len) || !EVP_DigestFinal_ex(ctx, kdf, NULL)) { ret = -1; break; } for (size_t i = 0; i < sizeof(kdf); i++) { out[i] = C2[i] ^ kdf[i]; } *outlen = sizeof(kdf); ret = 1; done: EVP_MD_CTX_free(ctx); BN_free(T); BN_free(S); EC_POINT_free(Sb); EC_POINT_free(kG); return ret; } ``` 此代码实现的SM2算法需要依赖OpenSSL库,并且仅提供了加密和解密的基本实现,还需要根据具体应用场景进行适当的调整和优化。

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