一、
SM3是一種哈希算法,主要用于計算消息摘要,其算法邏輯和要點如下:
1.數(shù)據(jù)填充:SM3算法要求將輸入數(shù)據(jù)填充為512比特的整數(shù)倍。填充方法是在數(shù)據(jù)末尾添加一個1和一些0,使得填充后的長度為512比特的整數(shù)倍。
2.分組處理:將填充后的數(shù)據(jù)分成512比特的分組,并進行逐個處理。
3.初始值設(shè)定:SM3算法對于每個分組都有一個初始值。對于第一個分組,初始值由固定的常量決定,對于后續(xù)分組,初始值由前一個分組的結(jié)果決定。
4.消息擴展:SM3算法采用了一種稱為Wt的消息擴展函數(shù)。該函數(shù)可以將每個512比特分組擴展為數(shù)個512比特的分組,并通過一些位運算將分組進行混淆。
5.壓縮函數(shù):SM3算法采用了一種稱為CF函數(shù)的壓縮函數(shù)。該函數(shù)將每個512比特分組壓縮為一個512比特的分組,并使用一些非線性的操作對分組進行加密。
6.循環(huán)處理:SM3算法對于每個512比特分組都會進行循環(huán)處理。循環(huán)處理包括消息擴展、壓縮函數(shù)和結(jié)果更新等步驟。
7.結(jié)果輸出:SM3算法最終輸出256比特的哈希值。
當(dāng)SM3算法處理一段輸入消息時,它首先會對消息進行填充以滿足512比特的分組長度要求。填充方法是將一個1和若干個0添加到消息末尾,使得消息的長度對512取模的余數(shù)為448。然后,在填充后的消息末尾添加一個64比特的數(shù),表示消息的原始長度。這樣,填充后的消息長度就成為了512比特的整數(shù)倍。
接下來,SM3算法將填充后的消息分成多個512比特的分組,并對每個分組進行處理。對于第一個分組,SM3算法會使用一個固定的初始值;對于后續(xù)分組,SM3算法會使用前一個分組的結(jié)果作為初始值。然后,SM3算法會采用一系列的置換和非線性變換,將每個分組進行加密,產(chǎn)生一個256比特的哈希值。
在加密過程中,SM3算法采用了一種稱為Wt的消息擴展函數(shù)。該函數(shù)可以將每個512比特分組擴展為數(shù)個512比特的分組,并通過一些位運算將分組進行混淆。然后,SM3算法使用一個稱為CF函數(shù)的壓縮函數(shù),將數(shù)個512比特的分組壓縮為一個512比特的分組,并使用一些非線性的操作對分組進行加密。
SM3算法的輸出結(jié)果是一個256比特的哈希值,具有高強度的防碰撞能力和安全性。它的設(shè)計緊湊、實現(xiàn)簡單、適用于多種應(yīng)用場景,已被廣泛應(yīng)用于數(shù)字簽名、消息認(rèn)證碼、數(shù)據(jù)完整性校驗、證書管理等領(lǐng)域。SM3算法也是國際上公認(rèn)的安全性較高的哈希算法之一,受到了廣泛的關(guān)注和研究。
二、
SM3算法主要采用以下四種操作:
1.位運算操作:包括按位異或(XOR)、按位與(AND)、按位或(OR)等,用于對輸入進行混淆和擾動。
2.非線性變換操作:包括置換、置換選擇、非線性函數(shù)、循環(huán)移位等,用于增加加密的難度和復(fù)雜性。
3.線性變換操作:包括置換、置換選擇等,用于增強加密的強度和擴散性。
4.哈希函數(shù)操作:包括取模、加法、異或等,用于生成輸出哈希值。
SM3算法在設(shè)計過程中采用了多重輪迭代結(jié)構(gòu),每輪包含相同的基本操作,但參數(shù)不同,以達到更好的加密效果。具體來說,SM3算法由三個部分組成:數(shù)據(jù)預(yù)處理部分、壓縮函數(shù)部分和輸出部分。
數(shù)據(jù)預(yù)處理部分包括填充、擴展、初始化等操作,將輸入消息轉(zhuǎn)化為可加密的形式,并生成初始值。壓縮函數(shù)部分是SM3算法的核心,主要由多重輪迭代結(jié)構(gòu)組成,每輪包含置換、置換選擇、非線性函數(shù)、線性函數(shù)、循環(huán)移位等操作,將512比特的分組加密為256比特的哈希值。輸出部分包括對哈希值的處理和返回,生成最終的256比特哈希值。
SM3算法具有高度的安全性和防碰撞能力,在數(shù)字簽名、消息認(rèn)證碼、數(shù)據(jù)完整性校驗、證書管理等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。同時,SM3算法的設(shè)計緊湊、實現(xiàn)簡單,適用于多種應(yīng)用場景,已被ISO/IEC和GB/T等國際和國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)采納。
三、
SM3算法具有以下特點:
1.安全性高:SM3算法的密鑰長度和哈希值長度均為256比特,具有高度的安全性和防碰撞能力,能夠有效地保護數(shù)據(jù)的機密性和完整性。
2.速度快:SM3算法的實現(xiàn)簡單、緊湊,具有高效的計算能力和快速的加密速度,適用于各種場景下的數(shù)據(jù)加密和安全保護。
3.公開透明:SM3算法是中國國家密碼管理局發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)算法,經(jīng)過了公開透明的審查和測試,具有公正性和可信度。
4.兼容性好:SM3算法支持多種編程語言和硬件平臺,可以與各種操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序進行集成和兼容,便于開發(fā)和使用。
5.可擴展性強:SM3算法可以通過增加輪數(shù)、調(diào)整參數(shù)等方式進行擴展和改進,以適應(yīng)不同的安全需求和應(yīng)用場景。
總之,SM3算法是一種高效、安全、公開、兼容、可擴展的密碼算法,廣泛應(yīng)用于數(shù)字簽名、消息認(rèn)證碼、數(shù)據(jù)完整性校驗、證書管理等領(lǐng)域,為保護數(shù)據(jù)的安全和隱私做出了重要貢獻。
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