SM系列国密算法简介
2020-11-04 16:05:20 
阿炯
国密算法，即国家商用密码算法。是由国家密码管理局认定和公布的密码算法标准及其应用规范，其中部分密码算法已经成为国际标准，如SM系列密码；SM代表商密，即商业密码，是指用于商业的、不涉及国家秘密的密码技术。通常用 GM/SM 来表示，GM 就是国密的拼音首字母，SM 就是商密两个字的拼音首字母。国密算法是国家密码管理局制定的自主可控的国产算法，由国家密码管理部门制订规范，不存在不可公开的密码，保证无国外可利用的后门，符合国密局和工信部的严格要求。
为了保障商用密码的安全性，国家商用密码管理办公室制定了一系列密码标准，包括SM1(SCB2)、SM2、SM3、SM4、SM7、SM9、祖冲之密码算法(ZUC)等等。其中SM1、SM4、SM7、祖冲之密码(ZUC)是对称算法；SM2、SM9是非对称算法；SM3是哈希算法。目前这些算法已广泛应用于各个领域中。国家密码局的官网可点击这里访问，国密相关的文档可以在此打开，不过在Github上有相关的集合。在金融领域目前主要使用公开的SM2、SM3、SM4三种商用密码算法，分别为非对称加密算法、哈希算法和对称加密算法。国密算法已囊括这三类算法，可完整实现数据安全传输。
常用的国密有 SM2/SM3/SM4/SM9
SM2为基于椭圆曲线密码的公钥密码算法标准，包含数字签名、密钥交换和公钥加密，用于替换RSA/Diffie-Hellman/ECDSA/ECDH等国际算法。
SM3为密码哈希算法，用于替代MD5/SHA-1/SHA-256等国际算法。
SM4为分组密码，用于替代DES/AES等国际算法。
SM9为基于身份的密码算法，可以替代基于数字证书的PKI/CA体系。
SM2算法：SM2椭圆曲线公钥密码算法是我国自主设计的公钥密码算法，包括SM2-1椭圆曲线数字签名算法，SM2-2椭圆曲线密钥交换协议，SM2-3椭圆曲线公钥加密算法，分别用于实现数字签名密钥协商和数据加密等功能。SM2算法与RSA算法不同的是，SM2算法是基于椭圆曲线上点群离散对数难题，相对于RSA算法，256位的SM2密码强度已经比2048位的RSA密码强度要高。
SM3算法：SM3杂凑算法是我国自主设计的密码杂凑算法，适用于商用密码应用中的数字签名和验证消息认证码的生成与验证以及随机数的生成，可满足多种密码应用的安全需求。为了保证杂凑算法的安全性，其产生的杂凑值的长度不应太短，例如MD5输出128比特杂凑值，输出长度太短，影响其安全性。SHA-1算法的输出长度为160比特，SM3算法的输出长度为256比特，因此SM3算法的安全性要高于MD5算法和SHA-1算法。
SM4算法：SM4分组密码算法是我国自主设计的分组对称密码算法，用于实现数据的加密/解密运算，以保证数据和信息的机密性。要保证一个对称密码算法的安全性的基本条件是其具备足够的密钥长度，SM4算法与AES算法具有相同的密钥长度分组长度128比特，因此在安全性上高于3DES算法。
其中SM1、SM7算法不公开，调用该算法时，需要通过加密芯片的接口进行调用，比较少人了解这些算法。商用密码有很多，这里列举了常用的国际跟国产商密：
1、SM1对称密码
SM1 算法是分组密码算法，对称加密算法中的分组加密算法，分组长度为128位，密钥长度都为 128 比特，算法安全保密强度及相关软硬件实现性能与 AES 相当，算法不公开，仅以IP核的形式存在于芯片中，需要通过加密芯片的接口进行调用。
采用该算法已经研制了系列芯片、智能IC卡、智能密码钥匙、加密卡、加密机等安全产品，广泛应用于电子政务、电子商务及国民经济的各个应用领域(包括国家政务通、警务通等重要领域)。
2、SM2椭圆曲线公钥密码算法
SM2算法就是ECC椭圆曲线密码机制，但在签名、密钥交换方面不同于ECDSA、ECDH等国际标准，而是采取了更为安全的机制。另外，SM2推荐了一条256位的曲线作为标准曲线。SM2标准包括总则，数字签名算法，密钥交换协议，公钥加密算法四个部分，并在每个部分的附录详细说明了实现的相关细节及示例。系非对称加密算法，基于椭圆曲线密码的公钥密码算法标准，其秘钥长度256bit，包含数字签名、密钥交换和公钥加密，用于替换RSA/DH/ECDSA/ECDH等国际算法。可以满足电子认证服务系统等应用需求，由国家密码管理局于2010年12月17号发布。SM2采用的是ECC 256位的一种，其安全强度比RSA 2048位高，且运算速度快于RSA。
SM2算法主要考虑素域Fp和F2m上的椭圆曲线，分别介绍了这两类域的表示，运算，以及域上的椭圆曲线的点的表示，运算和多倍点计算算法。然后介绍了编程语言中的数据转换，包括整数和字节串，字节串和比特串，域元素和比特串，域元素和整数，点和字节串之间的数据转换规则。
详细说明了有限域上椭圆曲线的参数生成以及验证，椭圆曲线的参数包括有限域的选取，椭圆曲线方程参数，椭圆曲线群基点的选取等，并给出了选取的标准以便于验证。最后给椭圆曲线上密钥对的生成以及公钥的验证，用户的密钥对为(s，sP)，其中s为用户的私钥，sP为用户的公钥，由于离散对数问题从sP难以得到s，并针对素域和二元扩域给出了密钥对生成细节和验证方式。总则中的知识也适用于SM9算法。在总则的基础上给出了数字签名算法(包括数字签名生成算法和验证算法)，密钥交换协议以及公钥加密算法(包括加密算法和解密算法)，并在每个部分给出了算法描述，算法流程和相关示例。
数字签名算法，密钥交换协议以及公钥加密算法都使用了国家密管理局批准的SM3密码杂凑算法和随机数发生器。数字签名算法，密钥交换协议以及公钥加密算法根据总则来选取有限域和椭圆曲线，并生成密钥对。SM2算法在很多方面都优于RSA算法(RSA发展得早应用普遍，SM2领先也很自然)，与RSA安全性对比如下图：
SM2算法，由国家密码管理局于2010年12月发布，是我国自主设计的公钥密码算法。SM2基于更加安全先进的椭圆曲线密码机制，在国际标准的ECC椭圆曲线密码理论基础上进行改进而来，其加密强度更高。国家密码管理局自2011年7月下达通知，要求现有的基于RSA算法的电子认证系统、密钥管理系统、应用系统进升级改造，建立以国产密码为主要支撑的金融信息安全保障体系，正式全国范围内大力推广SM2算法。
SM2算法优势
安全性高
基于ECC的SM2证书普遍采用256位密钥长度，加密强度等同于3072位RSA证书，安全性远高于业界普遍采用的2048位RSA证书。
存储空间小
SM2算法的密码一般使用192－256位，RSA算法密码一般需要使用2048－4096位。这意味着SM2算法的证书字节数更少，在高并发的情况下消耗资源更少，速度更快。
签名速度快
SM2在私钥运算上，速度远比RSA快得多。
3、SM3杂凑算法
SM3密码杂凑(哈希、散列)算法给出了杂凑函数算法的计算方法和计算步骤，并给出了运算示例。此算法适用于商用密码应用中的数字签名和验证，消息认证码的生成与验证以及随机数的生成，可满足多种密码应用的安全需求。在SM2，SM9标准中使用。它用于替代MD5/SHA-1/SHA-2等国际算法，适用于数字签名和验证、消息认证码的生成与验证以及随机数的生成，可以满足电子认证服务系统等应用需求，于2010年12月17日发布。它是在SHA-256基础上改进实现的一种算法，采用Merkle-Damgard结构，消息分组长度为512bit，输出的摘要值长度为256bit。
此算法对输入长度小于2的64次方的比特消息，经过填充和迭代压缩，生成长度为256比特的杂凑值，其中使用了异或，模，模加，移位，与，或，非运算，由填充，迭代过程，消息扩展和压缩函数所构成。具体算法及运算示例见SM3标准。2005年王教授等人给出了MD5算法和SHA-1算法的碰撞攻击方法，现今被广泛应用的MD5算法和SHA-1算法不再是安全的算法。
SM3密码摘要算法适用于商用密码应用中的数字签名和验证，是在SHA-256基础上改进实现的一种算法。SM3算法采用Merkle-Damgard结构，消息分组长度为512位，摘要值长度为256位。
SM3算法的压缩函数与SHA-256的压缩函数具有相似的结构，但是SM3算法的设计更加复杂，比如压缩函数的每一轮都使用2个消息字；压缩函数状态256位，共64步操作步骤。SM3密码杂凑算法压缩函数整体结构与SHA-256相似，但是增加了多种新的设计技术，包括增加16步全异或操作、消息双字介入、增加快速雪崩效应的P置换等。能够有效地避免高概率的局部碰撞，有效的抵抗强碰撞性的差分分析、若碰撞性的线性分析和比特追踪法等密码分析。算法合理使用字加运算，构成进位加4级流水，在不显著增加硬件开销的情况下，采用P置换，加速了算法的雪崩效应，提高了运算效率。同时还采用了适合32位微处理器和8位智能卡实现的基本运算，具有跨平台实现的高效性和广泛的适用性。现今为止，SM3算法的安全性相对较高。
4、SM4对称算法
此算法是一个分组算法，用于无线局域网产品。该算法的分组长度为128比特，密钥长度为128比特。加密算法与密钥扩展算法都采用32轮非线性迭代结构。解密算法与加密算法的结构相同，只是轮密钥的使用顺序相反，解密轮密钥是加密轮密钥的逆序。跟SM1类似，是我国自主设计的分组对称密码算法，用于替代DES/AES等国际算法。SM4算法与AES算法具有相同的密钥长度、分组长度，都是128位(bit)。于2012年3月21日发布，适用于密码应用中使用分组密码的需求。
算法采用非线性迭代结构，每次迭代由一个轮函数给出，其中轮函数由一个非线性变换和线性变换复合而成，非线性变换由S盒所给出。其中rki为轮密钥，合成置换T组成轮函数。轮密钥的产生与上图流程类似，由加密密钥作为输入生成，轮函数中的线性变换不同，还有些参数的区别。SM4算法的具体描述和示例见SM4标准。
国际的DES算法和国产的SM4算法的目的都是为了加密保护静态储存和传输信道中的数据，主要特性如下：
5、SM7对称密码
SM7算法，是一种分组密码算法，分组长度为128比特位，密钥长度为128比特。SM7适用于非接触式IC卡，应用包括身份识别类应用(门禁卡、工作证、参赛证)，票务类应用(大型赛事门票、展会门票)，支付与通卡类应用(积分消费卡、校园一卡通、企业一卡通等)。该算法没有公开。
6、SM9标识密码算法
为了降低公开密钥系统中密钥和证书管理的复杂性，以色列科学家、RSA算法发明人之一Adi Shamir在1984年提出了标识密码(Identity-Based Cryptography)的理念。标识密码将用户的标识(如邮件地址、手机或QQ号码等)作为公钥，省略了交换数字证书和公钥过程，使得安全系统变得易于部署和管理，非常适合端对端离线安全通讯、云端数据加密、基于属性加密、基于策略加密的各种场合。2008年标识密码算法正式获得国家密码管理局颁发的商密算法型号：SM9(商密九号算法)，为我国标识密码技术的应用奠定了坚实的基础。
用椭圆曲线对实现的基于标识的数字签名算法、密钥交换协议、密钥封装机制和公钥加密与解密算法，包括数字签名生成算法和验证算法，并给出了数字签名与验证算法及其相应的流程。并提供了相应的流程。可以替代基于数字证书的PKI/CA体系，SM9主要用于用户的身份认证。据公开报道，SM9的加密强度等同于3072位密钥的RSA加密算法，于2016年3月28日发布。
SM9算法不需要申请数字证书，适用于互联网应用的各种新兴应用的安全保障。如基于云技术的密码服务、电子邮件安全、智能终端保护、物联网安全、云存储安全等等。这些安全应用可采用手机号码或邮件地址作为公钥，实现数据加密、身份认证、通话加密、通道加密等安全应用，并具有使用方便，易于部署的特点，从而开启了普及密码算法的大门。
7、ZUC祖冲之算法
祖冲之序列密码算法是中国自主研究的流密码算法，该机密性算法可适用于3GPP LTE通信中的加密和解密，该算法包括祖冲之算法(ZUC)、加密算法(128-EEA3)和完整性算法(128-EIA3)三个部分。目前已有对ZUC算法的优化实现，有专门针对128-EEA3和128-EIA3的硬件实现与优化，由国家密码管理局于2012年3月21日发布。
密码算法作为国家战略资源，比历史上任何时候都显得更为关键。在大数据和云计算的时代，关键信息往往通过数据挖掘技术在海量数据中获得，所以每一个人的信息保护都非常重要。以上算法除了SM1、SM7算法未公开以外，其它算法及相关文档可以在国家密码局官网找到，算法源码也可以在商用密码检测官网下载到。
推荐一个开源的支持国密的项目：GmSSL
GmSSL是一个开源的密码工具箱，支持SM2/SM3/SM4/SM9/ZUC等国密(国家商用密码)算法、SM2国密数字证书及基于SM2证书的SSL/TLS安全通信协议，支持国密硬件密码设备，提供符合国密规范的编程接口与命令行工具，可以用于构建PKI/CA、安全通信、数据加密等符合国密标准的安全应用。这应该是目前对国密实现最为完全的开源代码库了，采用C语言实现。点击这里可以找到一个GMSSL的相关实现。
国密SSL证书是保护我国信息安全的有效方式。目前我国绝大多数网站系统都是在使用国外CA签发的RSA算法SSL证书，如果RSA算法证书等产品对我国执行断供、吊销，我国各类重要领域的网站或信息管理系统，将面临大规模访问故障和巨大安全风险，国密SSL证书因应而开发，使网站可无缝切换国密HTTPS加密，保护重要领域数据传输安全。
为了保障商用密码的安全性，国家商用密码管理办公室制定了一系列密码标准，包括SM1(SCB2)、SM2、SM3、SM4、SM7、SM9、祖冲之密码算法(ZUC)等等。其中SM1、SM4、SM7、祖冲之密码(ZUC)是对称算法；SM2、SM9是非对称算法；SM3是哈希算法。目前这些算法已广泛应用于各个领域中。国家密码局的官网可点击这里访问，国密相关的文档可以在此打开，不过在Github上有相关的集合。在金融领域目前主要使用公开的SM2、SM3、SM4三种商用密码算法，分别为非对称加密算法、哈希算法和对称加密算法。国密算法已囊括这三类算法，可完整实现数据安全传输。
常用的国密有 SM2/SM3/SM4/SM9
SM2为基于椭圆曲线密码的公钥密码算法标准，包含数字签名、密钥交换和公钥加密，用于替换RSA/Diffie-Hellman/ECDSA/ECDH等国际算法。
SM3为密码哈希算法，用于替代MD5/SHA-1/SHA-256等国际算法。
SM4为分组密码，用于替代DES/AES等国际算法。
SM9为基于身份的密码算法，可以替代基于数字证书的PKI/CA体系。
SM2算法：SM2椭圆曲线公钥密码算法是我国自主设计的公钥密码算法，包括SM2-1椭圆曲线数字签名算法，SM2-2椭圆曲线密钥交换协议，SM2-3椭圆曲线公钥加密算法，分别用于实现数字签名密钥协商和数据加密等功能。SM2算法与RSA算法不同的是，SM2算法是基于椭圆曲线上点群离散对数难题，相对于RSA算法，256位的SM2密码强度已经比2048位的RSA密码强度要高。
SM3算法：SM3杂凑算法是我国自主设计的密码杂凑算法，适用于商用密码应用中的数字签名和验证消息认证码的生成与验证以及随机数的生成，可满足多种密码应用的安全需求。为了保证杂凑算法的安全性，其产生的杂凑值的长度不应太短，例如MD5输出128比特杂凑值，输出长度太短，影响其安全性。SHA-1算法的输出长度为160比特，SM3算法的输出长度为256比特，因此SM3算法的安全性要高于MD5算法和SHA-1算法。
SM4算法：SM4分组密码算法是我国自主设计的分组对称密码算法，用于实现数据的加密/解密运算，以保证数据和信息的机密性。要保证一个对称密码算法的安全性的基本条件是其具备足够的密钥长度，SM4算法与AES算法具有相同的密钥长度分组长度128比特，因此在安全性上高于3DES算法。
其中SM1、SM7算法不公开，调用该算法时，需要通过加密芯片的接口进行调用，比较少人了解这些算法。商用密码有很多，这里列举了常用的国际跟国产商密：
1、SM1对称密码
SM1 算法是分组密码算法，对称加密算法中的分组加密算法，分组长度为128位，密钥长度都为 128 比特，算法安全保密强度及相关软硬件实现性能与 AES 相当，算法不公开，仅以IP核的形式存在于芯片中，需要通过加密芯片的接口进行调用。
采用该算法已经研制了系列芯片、智能IC卡、智能密码钥匙、加密卡、加密机等安全产品，广泛应用于电子政务、电子商务及国民经济的各个应用领域(包括国家政务通、警务通等重要领域)。
2、SM2椭圆曲线公钥密码算法
SM2算法就是ECC椭圆曲线密码机制，但在签名、密钥交换方面不同于ECDSA、ECDH等国际标准，而是采取了更为安全的机制。另外，SM2推荐了一条256位的曲线作为标准曲线。SM2标准包括总则，数字签名算法，密钥交换协议，公钥加密算法四个部分，并在每个部分的附录详细说明了实现的相关细节及示例。系非对称加密算法，基于椭圆曲线密码的公钥密码算法标准，其秘钥长度256bit，包含数字签名、密钥交换和公钥加密，用于替换RSA/DH/ECDSA/ECDH等国际算法。可以满足电子认证服务系统等应用需求，由国家密码管理局于2010年12月17号发布。SM2采用的是ECC 256位的一种，其安全强度比RSA 2048位高，且运算速度快于RSA。
SM2算法主要考虑素域Fp和F2m上的椭圆曲线，分别介绍了这两类域的表示，运算，以及域上的椭圆曲线的点的表示，运算和多倍点计算算法。然后介绍了编程语言中的数据转换，包括整数和字节串，字节串和比特串，域元素和比特串，域元素和整数，点和字节串之间的数据转换规则。
详细说明了有限域上椭圆曲线的参数生成以及验证，椭圆曲线的参数包括有限域的选取，椭圆曲线方程参数，椭圆曲线群基点的选取等，并给出了选取的标准以便于验证。最后给椭圆曲线上密钥对的生成以及公钥的验证，用户的密钥对为(s，sP)，其中s为用户的私钥，sP为用户的公钥，由于离散对数问题从sP难以得到s，并针对素域和二元扩域给出了密钥对生成细节和验证方式。总则中的知识也适用于SM9算法。在总则的基础上给出了数字签名算法(包括数字签名生成算法和验证算法)，密钥交换协议以及公钥加密算法(包括加密算法和解密算法)，并在每个部分给出了算法描述，算法流程和相关示例。
数字签名算法，密钥交换协议以及公钥加密算法都使用了国家密管理局批准的SM3密码杂凑算法和随机数发生器。数字签名算法，密钥交换协议以及公钥加密算法根据总则来选取有限域和椭圆曲线，并生成密钥对。SM2算法在很多方面都优于RSA算法(RSA发展得早应用普遍，SM2领先也很自然)，与RSA安全性对比如下图：
SM2算法，由国家密码管理局于2010年12月发布，是我国自主设计的公钥密码算法。SM2基于更加安全先进的椭圆曲线密码机制，在国际标准的ECC椭圆曲线密码理论基础上进行改进而来，其加密强度更高。国家密码管理局自2011年7月下达通知，要求现有的基于RSA算法的电子认证系统、密钥管理系统、应用系统进升级改造，建立以国产密码为主要支撑的金融信息安全保障体系，正式全国范围内大力推广SM2算法。
SM2算法优势
安全性高
基于ECC的SM2证书普遍采用256位密钥长度，加密强度等同于3072位RSA证书，安全性远高于业界普遍采用的2048位RSA证书。
存储空间小
SM2算法的密码一般使用192－256位，RSA算法密码一般需要使用2048－4096位。这意味着SM2算法的证书字节数更少，在高并发的情况下消耗资源更少，速度更快。
签名速度快
SM2在私钥运算上，速度远比RSA快得多。
3、SM3杂凑算法
SM3密码杂凑(哈希、散列)算法给出了杂凑函数算法的计算方法和计算步骤，并给出了运算示例。此算法适用于商用密码应用中的数字签名和验证，消息认证码的生成与验证以及随机数的生成，可满足多种密码应用的安全需求。在SM2，SM9标准中使用。它用于替代MD5/SHA-1/SHA-2等国际算法，适用于数字签名和验证、消息认证码的生成与验证以及随机数的生成，可以满足电子认证服务系统等应用需求，于2010年12月17日发布。它是在SHA-256基础上改进实现的一种算法，采用Merkle-Damgard结构，消息分组长度为512bit，输出的摘要值长度为256bit。
此算法对输入长度小于2的64次方的比特消息，经过填充和迭代压缩，生成长度为256比特的杂凑值，其中使用了异或，模，模加，移位，与，或，非运算，由填充，迭代过程，消息扩展和压缩函数所构成。具体算法及运算示例见SM3标准。2005年王教授等人给出了MD5算法和SHA-1算法的碰撞攻击方法，现今被广泛应用的MD5算法和SHA-1算法不再是安全的算法。
SM3密码摘要算法适用于商用密码应用中的数字签名和验证，是在SHA-256基础上改进实现的一种算法。SM3算法采用Merkle-Damgard结构，消息分组长度为512位，摘要值长度为256位。
SM3算法的压缩函数与SHA-256的压缩函数具有相似的结构，但是SM3算法的设计更加复杂，比如压缩函数的每一轮都使用2个消息字；压缩函数状态256位，共64步操作步骤。SM3密码杂凑算法压缩函数整体结构与SHA-256相似，但是增加了多种新的设计技术，包括增加16步全异或操作、消息双字介入、增加快速雪崩效应的P置换等。能够有效地避免高概率的局部碰撞，有效的抵抗强碰撞性的差分分析、若碰撞性的线性分析和比特追踪法等密码分析。算法合理使用字加运算，构成进位加4级流水，在不显著增加硬件开销的情况下，采用P置换，加速了算法的雪崩效应，提高了运算效率。同时还采用了适合32位微处理器和8位智能卡实现的基本运算，具有跨平台实现的高效性和广泛的适用性。现今为止，SM3算法的安全性相对较高。
4、SM4对称算法
此算法是一个分组算法，用于无线局域网产品。该算法的分组长度为128比特，密钥长度为128比特。加密算法与密钥扩展算法都采用32轮非线性迭代结构。解密算法与加密算法的结构相同，只是轮密钥的使用顺序相反，解密轮密钥是加密轮密钥的逆序。跟SM1类似，是我国自主设计的分组对称密码算法，用于替代DES/AES等国际算法。SM4算法与AES算法具有相同的密钥长度、分组长度，都是128位(bit)。于2012年3月21日发布，适用于密码应用中使用分组密码的需求。
算法采用非线性迭代结构，每次迭代由一个轮函数给出，其中轮函数由一个非线性变换和线性变换复合而成，非线性变换由S盒所给出。其中rki为轮密钥，合成置换T组成轮函数。轮密钥的产生与上图流程类似，由加密密钥作为输入生成，轮函数中的线性变换不同，还有些参数的区别。SM4算法的具体描述和示例见SM4标准。
国际的DES算法和国产的SM4算法的目的都是为了加密保护静态储存和传输信道中的数据，主要特性如下：
5、SM7对称密码
SM7算法，是一种分组密码算法，分组长度为128比特位，密钥长度为128比特。SM7适用于非接触式IC卡，应用包括身份识别类应用(门禁卡、工作证、参赛证)，票务类应用(大型赛事门票、展会门票)，支付与通卡类应用(积分消费卡、校园一卡通、企业一卡通等)。该算法没有公开。
6、SM9标识密码算法
为了降低公开密钥系统中密钥和证书管理的复杂性，以色列科学家、RSA算法发明人之一Adi Shamir在1984年提出了标识密码(Identity-Based Cryptography)的理念。标识密码将用户的标识(如邮件地址、手机或QQ号码等)作为公钥，省略了交换数字证书和公钥过程，使得安全系统变得易于部署和管理，非常适合端对端离线安全通讯、云端数据加密、基于属性加密、基于策略加密的各种场合。2008年标识密码算法正式获得国家密码管理局颁发的商密算法型号：SM9(商密九号算法)，为我国标识密码技术的应用奠定了坚实的基础。
用椭圆曲线对实现的基于标识的数字签名算法、密钥交换协议、密钥封装机制和公钥加密与解密算法，包括数字签名生成算法和验证算法，并给出了数字签名与验证算法及其相应的流程。并提供了相应的流程。可以替代基于数字证书的PKI/CA体系，SM9主要用于用户的身份认证。据公开报道，SM9的加密强度等同于3072位密钥的RSA加密算法，于2016年3月28日发布。
SM9算法不需要申请数字证书，适用于互联网应用的各种新兴应用的安全保障。如基于云技术的密码服务、电子邮件安全、智能终端保护、物联网安全、云存储安全等等。这些安全应用可采用手机号码或邮件地址作为公钥，实现数据加密、身份认证、通话加密、通道加密等安全应用，并具有使用方便，易于部署的特点，从而开启了普及密码算法的大门。
7、ZUC祖冲之算法
祖冲之序列密码算法是中国自主研究的流密码算法，该机密性算法可适用于3GPP LTE通信中的加密和解密，该算法包括祖冲之算法(ZUC)、加密算法(128-EEA3)和完整性算法(128-EIA3)三个部分。目前已有对ZUC算法的优化实现，有专门针对128-EEA3和128-EIA3的硬件实现与优化，由国家密码管理局于2012年3月21日发布。
密码算法作为国家战略资源，比历史上任何时候都显得更为关键。在大数据和云计算的时代，关键信息往往通过数据挖掘技术在海量数据中获得，所以每一个人的信息保护都非常重要。以上算法除了SM1、SM7算法未公开以外，其它算法及相关文档可以在国家密码局官网找到，算法源码也可以在商用密码检测官网下载到。
推荐一个开源的支持国密的项目：GmSSL
GmSSL是一个开源的密码工具箱，支持SM2/SM3/SM4/SM9/ZUC等国密(国家商用密码)算法、SM2国密数字证书及基于SM2证书的SSL/TLS安全通信协议，支持国密硬件密码设备，提供符合国密规范的编程接口与命令行工具，可以用于构建PKI/CA、安全通信、数据加密等符合国密标准的安全应用。这应该是目前对国密实现最为完全的开源代码库了，采用C语言实现。点击这里可以找到一个GMSSL的相关实现。
国密SSL证书是保护我国信息安全的有效方式。目前我国绝大多数网站系统都是在使用国外CA签发的RSA算法SSL证书，如果RSA算法证书等产品对我国执行断供、吊销，我国各类重要领域的网站或信息管理系统，将面临大规模访问故障和巨大安全风险，国密SSL证书因应而开发，使网站可无缝切换国密HTTPS加密，保护重要领域数据传输安全。