用C语言实现SM2算法

SM2算法是一种国密算法，用于数字签名和加密。在C语言中实现SM2算法需要以下步骤：

1. 确定椭圆曲线参数：SM2算法使用的是一种特定的椭圆曲线，需要确定该曲线的参数。可以参考SM2算法标准文档获取参数。

2. 生成密钥对：使用椭圆曲线上的点作为密钥对。可以使用随机数生成器生成私钥，然后通过椭圆曲线上的点乘法生成公钥。

3. 加密：SM2算法使用的是公钥加密，需要将明文转换为椭圆曲线上的点，然后使用公钥对该点进行加密。

4. 解密：使用私钥对密文进行解密，得到椭圆曲线上的点，再将该点转换为明文。

5. 签名：使用私钥对消息进行签名，得到椭圆曲线上的点，再将该点转换为签名值。

6. 验证签名：使用公钥对签名值进行验证，验证通过则认为该消息是合法的。

这些步骤都需要使用椭圆曲线上的点运算，包括点加、点乘等操作。C语言中可以使用GMP库来进行高精度运算，从而实现椭圆曲线上的点运算。

此外，还需要实现一些哈希函数，如SM3哈希函数，用于对消息进行哈希。可以参考SM2算法标准文档中的SM3算法描述来实现该函数。

总之，实现SM2算法需要一定的数学基础和编程能力。建议在熟悉椭圆曲线和哈希函数等相关知识后再进行实现。

相关问题

c语言实现sm2算法

SM2算法是一种基于椭圆曲线密码体制的公钥密码算法，广泛应用于数字签名、身份认证、密钥协商等场景。在C语言中实现SM2算法需要借助一些常用的密码学库，例如OpenSSL、libgcrypt等。以下是一个使用OpenSSL库实现SM2算法的示例代码：

#include <openssl/ec.h>
#include <openssl/ecdsa.h>
#include <openssl/evp.h>
#include <openssl/rand.h>
#include <openssl/bn.h>

#define SM2_NID NID_sm2
#define SM2_PUBKEY_SIZE 65
#define SM2_PRIVKEY_SIZE 32

int sm2_gen_keypair(unsigned char *pubkey, unsigned char *privkey) {
    EC_KEY *ec_key = EC_KEY_new_by_curve_name(SM2_NID);
    if (ec_key == NULL) {
        return -1;
    }

    if (!EC_KEY_generate_key(ec_key)) {
        EC_KEY_free(ec_key);
        return -1;
    }

    const EC_GROUP *ec_group = EC_KEY_get0_group(ec_key);
    const EC_POINT *ec_pubkey = EC_KEY_get0_public_key(ec_key);
    const BIGNUM *ec_privkey = EC_KEY_get0_private_key(ec_key);

    size_t pubkey_len = EC_POINT_point2oct(ec_group, ec_pubkey, POINT_CONVERSION_UNCOMPRESSED, NULL, 0, NULL);
    unsigned char *tmp_pubkey = malloc(pubkey_len);
    if (tmp_pubkey == NULL) {
        EC_KEY_free(ec_key);
        return -1;
    }

    if (EC_POINT_point2oct(ec_group, ec_pubkey, POINT_CONVERSION_UNCOMPRESSED, tmp_pubkey, pubkey_len, NULL) != pubkey_len) {
        free(tmp_pubkey);
        EC_KEY_free(ec_key);
        return -1;
    }

    memcpy(pubkey, tmp_pubkey + 1, SM2_PUBKEY_SIZE);
    memcpy(privkey, ec_privkey, SM2_PRIVKEY_SIZE);

    free(tmp_pubkey);
    EC_KEY_free(ec_key);

    return 0;
}

int sm2_sign(const unsigned char *msg, size_t msg_len, const unsigned char *privkey, unsigned char *signature) {
    EC_KEY *ec_key = EC_KEY_new_by_curve_name(SM2_NID);
    if (ec_key == NULL) {
        return -1;
    }

    BIGNUM *ec_privkey = BN_bin2bn(privkey, SM2_PRIVKEY_SIZE, NULL);
    if (ec_privkey == NULL) {
        EC_KEY_free(ec_key);
        return -1;
    }

    if (!EC_KEY_set_private_key(ec_key, ec_privkey)) {
        BN_clear_free(ec_privkey);
        EC_KEY_free(ec_key);
        return -1;
    }

    const EVP_MD *md = EVP_sm3();
    if (md == NULL) {
        BN_clear_free(ec_privkey);
        EC_KEY_free(ec_key);
        return -1;
    }

    unsigned char digest[EVP_MAX_MD_SIZE];
    unsigned int digest_len;
    if (!EVP_Digest(msg, msg_len, digest, &digest_len, md, NULL)) {
        BN_clear_free(ec_privkey);
        EC_KEY_free(ec_key);
        return -1;
    }

    ECDSA_SIG *ec_sig = ECDSA_do_sign(digest, digest_len, ec_key);
    if (ec_sig == NULL) {
        BN_clear_free(ec_privkey);
        EC_KEY_free(ec_key);
        return -1;
    }

    BIGNUM *r = NULL;
    BIGNUM *s = NULL;
    ECDSA_SIG_get0(ec_sig, (const BIGNUM **)&r, (const BIGNUM **)&s);

    int ret = 0;
    if (BN_bn2binpad(r, signature + 0, SM2_PRIVKEY_SIZE) != SM2_PRIVKEY_SIZE ||
        BN_bn2binpad(s, signature + SM2_PRIVKEY_SIZE, SM2_PRIVKEY_SIZE) != SM2_PRIVKEY_SIZE) {
        ret = -1;
    }

    BN_clear_free(ec_privkey);
    ECDSA_SIG_free(ec_sig);
    EC_KEY_free(ec_key);

    return ret;
}

int sm2_verify(const unsigned char *msg, size_t msg_len, const unsigned char *pubkey, const unsigned char *signature) {
    EC_KEY *ec_key = EC_KEY_new_by_curve_name(SM2_NID);
    if (ec_key == NULL) {
        return -1;
    }

    const EC_GROUP *ec_group = EC_KEY_get0_group(ec_key);
    const EVP_MD *md = EVP_sm3();
    if (md == NULL) {
        EC_KEY_free(ec_key);
        return -1;
    }

    unsigned char digest[EVP_MAX_MD_SIZE];
    unsigned int digest_len;
    if (!EVP_Digest(msg, msg_len, digest, &digest_len, md, NULL)) {
        EC_KEY_free(ec_key);
        return -1;
    }

    EC_POINT *ec_pubkey = EC_POINT_new(ec_group);
    if (ec_pubkey == NULL) {
        EC_KEY_free(ec_key);
        return -1;
    }

    if (!EC_POINT_oct2point(ec_group, ec_pubkey, pubkey, SM2_PUBKEY_SIZE, NULL)) {
        EC_POINT_free(ec_pubkey);
        EC_KEY_free(ec_key);
        return -1;
    }

    ECDSA_SIG *ec_sig = ECDSA_SIG_new();
    if (ec_sig == NULL) {
        EC_POINT_free(ec_pubkey);
        EC_KEY_free(ec_key);
        return -1;
    }

    BIGNUM *r = BN_bin2bn(signature + 0, SM2_PRIVKEY_SIZE, NULL);
    BIGNUM *s = BN_bin2bn(signature + SM2_PRIVKEY_SIZE, SM2_PRIVKEY_SIZE, NULL);

    int ret = 0;
    if (r == NULL || s == NULL || !ECDSA_SIG_set0(ec_sig, r, s) || !ECDSA_do_verify(digest, digest_len, ec_sig, ec_pubkey)) {
        ret = -1;
    }

    BN_clear_free(r);
    BN_clear_free(s);
    ECDSA_SIG_free(ec_sig);
    EC_POINT_free(ec_pubkey);
    EC_KEY_free(ec_key);

    return ret;
}

此代码使用了OpenSSL库的EC模块和ECDSA模块实现了SM2算法的密钥生成、签名和验证功能。在使用之前需要先安装OpenSSL库并链接到编译器中。

用C语言把SM2算法实现

SM2算法是一种椭圆曲线公钥密码算法，其实现需要使用椭圆曲线运算库。以下是一个简单的示例代码，假设使用了OpenSSL库：

#include <openssl/ec.h>
#include <openssl/ecdsa.h>
#include <openssl/err.h>
#include <openssl/rand.h>

int sm2_encrypt(unsigned char *plaintext, int plaintext_len,
                unsigned char *ciphertext, int *ciphertext_len,
                EC_KEY *ec_key) {
    int ret = 0;
    EC_GROUP *group = NULL;
    EC_POINT *pub_key = NULL;
    unsigned char *tmp_ciphertext = NULL;
    int tmp_ciphertext_len;
    EVP_CIPHER_CTX *ctx = NULL;

    group = EC_KEY_get0_group(ec_key);
    pub_key = EC_KEY_get0_public_key(ec_key);

    /* 生成临时公钥 */
    EC_POINT *tmp_pub_key = EC_POINT_new(group);
    if (!tmp_pub_key) {
        ret = -1;
        goto cleanup;
    }
    if (!EC_POINT_copy(tmp_pub_key, pub_key)) {
        ret = -1;
        goto cleanup;
    }
    if (!EC_KEY_generate_key(ec_key)) {
        ret = -1;
        goto cleanup;
    }

    /* 加密 */
    ctx = EVP_CIPHER_CTX_new();
    if (!ctx) {
        ret = -1;
        goto cleanup;
    }
    if (!EVP_EncryptInit_ex(ctx, EVP_sm4_ecb(), NULL, NULL, NULL)) {
        ret = -1;
        goto cleanup;
    }
    if (!EVP_EncryptUpdate(ctx, ciphertext, ciphertext_len, plaintext, plaintext_len)) {
        ret = -1;
        goto cleanup;
    }
    if (!EVP_EncryptFinal_ex(ctx, ciphertext + *ciphertext_len, &tmp_ciphertext_len)) {
        ret = -1;
        goto cleanup;
    }
    *ciphertext_len += tmp_ciphertext_len;

    /* 生成密文 */
    tmp_ciphertext = (unsigned char *)OPENSSL_malloc(*ciphertext_len + 65);
    if (!tmp_ciphertext) {
        ret = -1;
        goto cleanup;
    }
    memcpy(tmp_ciphertext, ciphertext, *ciphertext_len);
    if (!EC_POINT_point2oct(group, tmp_pub_key, POINT_CONVERSION_UNCOMPRESSED,
                            tmp_ciphertext + *ciphertext_len, 65, NULL)) {
        ret = -1;
        goto cleanup;
    }
    *ciphertext_len += 65;
    memcpy(ciphertext, tmp_ciphertext, *ciphertext_len);

cleanup:
    if (tmp_pub_key) EC_POINT_free(tmp_pub_key);
    if (ctx) EVP_CIPHER_CTX_free(ctx);
    if (tmp_ciphertext) OPENSSL_free(tmp_ciphertext);

    return ret;
}

int sm2_decrypt(unsigned char *ciphertext, int ciphertext_len,
                unsigned char *plaintext, int *plaintext_len,
                EC_KEY *ec_key) {
    int ret = 0;
    EC_GROUP *group = NULL;
    EC_POINT *pub_key = NULL;
    EC_POINT *tmp_pub_key = NULL;
    unsigned char *tmp_ciphertext = NULL;
    int tmp_ciphertext_len;
    EVP_CIPHER_CTX *ctx = NULL;

    group = EC_KEY_get0_group(ec_key);
    pub_key = EC_KEY_get0_public_key(ec_key);

    /* 解密 */
    ctx = EVP_CIPHER_CTX_new();
    if (!ctx) {
        ret = -1;
        goto cleanup;
    }
    if (!EVP_DecryptInit_ex(ctx, EVP_sm4_ecb(), NULL, NULL, NULL)) {
        ret = -1;
        goto cleanup;
    }
    if (!EVP_DecryptUpdate(ctx, plaintext, plaintext_len, ciphertext, ciphertext_len - 65)) {
        ret = -1;
        goto cleanup;
    }
    if (!EVP_DecryptFinal_ex(ctx, plaintext + *plaintext_len, &tmp_ciphertext_len)) {
        ret = -1;
        goto cleanup;
    }
    *plaintext_len += tmp_ciphertext_len;

    /* 生成临时公钥 */
    tmp_pub_key = EC_POINT_new(group);
    if (!tmp_pub_key) {
        ret = -1;
        goto cleanup;
    }
    if (!EC_POINT_oct2point(group, tmp_pub_key, ciphertext + ciphertext_len - 65, 65, NULL)) {
        ret = -1;
        goto cleanup;
    }

    /* 验证公钥是否正确 */
    if (!EC_POINT_cmp(group, pub_key, tmp_pub_key, NULL)) {
        ret = -1;
        goto cleanup;
    }

cleanup:
    if (tmp_pub_key) EC_POINT_free(tmp_pub_key);
    if (ctx) EVP_CIPHER_CTX_free(ctx);
    if (tmp_ciphertext) OPENSSL_free(tmp_ciphertext);

    return ret;
}

需要注意的是，SM2算法中使用的椭圆曲线参数需要从安全可信的源获取，并且在实现过程中需要注意安全性和性能。以上代码仅供参考，实际应用时应进行充分的测试和评估。