Destroyed SM4分组密码 (markdown)

Zhi Guan
2017-02-13 18:02:32 +08:00
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SMS4是我国无线局域网标准WAPI中所采用的分组密码标准随后被我国商用密码标准采用又名SM4SM是“商密”的缩写目前公布的其他商密标准包括SM2椭圆曲线公钥密码、SM3密码杂凑算法。作为我国商用密码的分组密码标准预计SMS4在国内的敏感但非机密的应用领域会逐渐取代3DES、AES等国外分组密码标准用于通信加密、数据加密等应用场合。
SMS4的密钥长度和分组长度均为128比特其设计安全性等同于AES-128但是近年来的一些密码分析表明SMS4的安全性略弱于AES-128。由于SMS4的密钥长度固定为128比特并有提供更长的可选密钥长度因此SMS4不适用于保护需长期保密的数据如需50年才能解密的保密文档。
SMS4算法存在一定的性能问题。由于SMS4设计时的预计应用领域为低功耗芯片(即WAPI芯片)因此SMS4针对减少硬件电路数量进行了优化带来的后果是SMS4的软件实现效率较低难以充分利用主流32位/64位通用处理器的计算能力其软件实现的效率通常大大低于AES-128的软件实现。
GmSSL提供了SMS4的实现。
## SMS4的工作模式
GmSSL已经实现如下工作模式
* SMS4-ECB该模式不推荐
* SMS4-CBC该模式的实现提供自动的填充无需应用对明文数据进行填充。
* SMS4-CFB根据输出比特序列的长度包含SMS4-CFB1、SMS4-CFB8和SMS4-CFB128三个实现。
* SMS4-OFB
* SMS4-CTR由于SMS4软实现性能较低因此在后续的优化中会首先提供经过Intel AVX2指令集优化的CTR实现。
* SMS4-WRAP将SMS4用于加密密钥其中被加密的数据为密钥而SMS4的密钥为KEK (Key Encryption Key)。
GmSSL预期还将实现如下工作模式
* SMS4-GCM该模式同时提供数据加密以及完整性保护通过该模式在加密数据时无需再提供格外的HMAC。
* SMS4-OCB该模式功能与GCM模式相同。
* SMS4-XTS该模式为磁盘加密模式用于加密以512字节、4096字节为单位的磁盘扇区。
* SMS4-FFX该模式为保留格式加密可以用于加密信用卡号码等具有特定格式的字符串。
## 在命令行中使用SMS4
调用SMS4的命令行例子如下
```
$ echo hello | gmssl enc -sms4-cbc > ciphertext.bin
enter sms4-cbc encryption password:********
Verifying - enter sms4-cbc encryption password:********
$ cat cipehrtext.bin | gmssl enc -sms4-cbc -d
enter sms4-cbc decryption password:********
hello
```
GmSSL提供了SMS4的`EVP_sms4_cbc()``EVP_CIPHER`对象,应用可以通过`EVP_EncryptInit/Update/Final()`函数访问,具体调用方法请参考`EVP_EncryptInit(3)`手册页。