Go语言商用密码软件

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Go语言商用密码软件，简称GMSM，一个安全、高性能、易于使用的Go语言商用密码软件库，涵盖商用密码公开算法SM2/SM3/SM4/SM9/ZUC。

用户文档

• SM2椭圆曲线公钥密码算法应用指南
• SM3密码杂凑算法应用指南
• SM4分组密码算法应用指南
• SM9标识密码算法应用指南
• ZUC祖冲之序列密码算法应用指南
• CFCA互操作性指南
• PKCS7应用指南
• PKCS12应用指南

如果你想提问题，建议你阅读提问的智慧。

核心模块

公钥密码算法

SM2 - 椭圆曲线公钥密码算法

SM2 椭圆曲线公钥密码算法的核心实现位于 internal/sm2ec 包中。本实现在性能上与 Go 标准库中 NIST P-256 曲线的原生实现（非 BoringCrypto）相当，并针对 amd64、arm64、s390x、ppc64le、riscv64 和 loong64 架构进行了汇编优化。

功能特性：

• 数字签名算法（GB/T 32918.2-2016）
• 公钥加密算法（GB/T 32918.4-2016）
• 密钥交换协议（GB/T 32918.3-2016）
• 密钥对保护数据格式（GB/T 35276-2017）

详细的性能优化分析和实现细节请参阅 SM2 性能优化 Wiki。

SM9 - 标识密码算法

SM9 标识密码算法的底层数学运算（素域、扩域、椭圆曲线及双线性对）实现于 bn256 包中，支持 amd64、arm64、ppc64x、riscv64 和 loong64 架构的优化实现。

功能特性：

• 密钥生成算法（GM/T 0044-2016）
• 数字签名算法
• 密钥封装机制（KEM）
• 公钥加密算法
• 密钥交换协议

实现细节和优化策略请参阅 SM9 实现及优化 Wiki。

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对称密码算法

SM3 - 密码杂凑算法

SM3 密码杂凑算法（GM/T 0004-2012）实现了高效的 SIMD 优化：

架构优化：

• amd64：针对 AVX2+BMI2、AVX、SSE2+SSSE3 指令集优化消息扩展
• arm64：使用 NEON 指令优化消息扩展，并提供基于 A64 扩展密码指令的实现
• s390x/ppc64x：通过向量指令优化消息扩展

详细实现分析请参阅 SM3 性能优化 Wiki。

SM4 - 分组密码算法

SM4 分组密码算法（GM/T 0002-2012）实现了多架构汇编优化，并针对常用工作模式进行了融合优化：

架构优化：

• amd64：使用 AES-NI 指令结合 AVX2/AVX/SSE2+SSSE3
• arm64：使用 AES 指令结合 NEON，并提供基于 A64 扩展密码指令的实现
• ppc64x：使用 vsbox 指令结合向量指令

工作模式优化：

• ECB（电子密码本）
• CBC（密码块链接）
• GCM（伽罗瓦/计数器模式）
• XTS（可调整密文分组链接，支持 GB/T 17964-2021 和 NIST SP 800-38E）

详细实现分析请参阅 SM4 性能优化 Wiki。

ZUC - 祖冲之序列密码算法

祖冲之序列密码算法（GM/T 0001-2012）实现了基于 SIMD、AES 指令和无进位乘法指令的优化，支持 amd64、arm64 和 ppc64x 架构。

功能特性：

• 机密性算法（128-EEA3 / 256-EEA3）
• 完整性算法（128-EIA3 / 256-EIA3）

详细实现分析请参阅 ZUC 实现及优化 Wiki。

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消息认证码

CBCMAC - 基于分组密码的消息认证码

符合《GB/T 15852.1-2020 信息安全技术 消息鉴别码算法 第1部分：采用分组密码的机制》标准，实现了多种 MAC 算法：

支持的 MAC 模式：

• CBC-MAC（方案 1）
• EMAC（方案 2）
• ANSI Retail MAC（方案 3）
• MAC-DES（方案 4）
• CMAC（方案 5，RFC 4493）
• LMAC（方案 6）
• TR-CBC-MAC（方案 7）
• CBCR-MAC（方案 8）

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工作模式与填充

CIPHER - 分组密码工作模式

实现了《GB/T 17964-2021 信息安全技术 分组密码算法的工作模式》标准中定义的多种工作模式：

支持的工作模式：

• ECB：电子密码本模式
• CCM：计数器模式与 CBC-MAC 模式（RFC 3610）
• XTS：可调整密文分组链接模式（GB/T 17964-2021 / NIST SP 800-38E）
• HCTR：带泛杂凑函数的计数器模式（GB/T 17964-2021 新增）
• BC：分组链接模式（GB/T 17964 遗留模式）
• OFBNLF：带非线性函数的输出反馈模式（GB/T 17964 遗留模式）

注意事项：

• XTS 模式实现了 cipher.BlockMode 接口，内部包含 tweak 状态，不支持并发使用
• BC 模式与 CBC 模式功能相似
• OFBNLF 模式从软件实现角度性能优化空间有限

PADDING - 填充方案

实现了多种符合标准的填充方案，支持常量时间去填充防御 Padding Oracle 攻击：

| 填充方案 | 对应标准 | |---------|---------| | PKCS#7 | GB/T 17964-2021 附录 C.2 填充方法 1 / RFC 5652 | | ISO/IEC 9797-1 方法 2 | GB/T 17964-2021 附录 C.3 填充方法 2 | | ANSI X.923 | ANSI X9.23 标准 | | ISO/IEC 9797-1 方法 3 | GB/T 17964-2021 附录 C.4 填充方法 3 | | Zero Padding | 非标准（遗留兼容） |

安全实现：

• 所有方案提供 ConstantTimeUnpad() 和 Unpad() 两种方法
• 加密数据必须使用 ConstantTimeUnpad() 防御时序攻击
• Unpad() 仅用于非敏感数据的性能优化

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PKI 与证书

SMX509 - 国密证书扩展

基于 Go 标准库 crypto/x509 包扩展，增加了国密算法支持，实现符合《GM/T 0015-2012 基于 SM2 密码算法的数字证书格式规范》。

PKCS#7 - 加密消息语法

基于 mozilla-services/pkcs7 项目（已于 2024 年 2 月归档）扩展，增加了国密算法支持，符合 RFC 2315 标准。

PKCS#8 - 私钥信息语法

基于 youmark/pkcs8 项目扩展，增加了国密算法支持，符合 RFC 5208 / RFC 5958 标准。

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密钥协商与随机数

ECDH - 椭圆曲线 Diffie-Hellman

提供类似 Go 标准库 crypto/ecdh 的接口设计，支持 SM2 曲线的密钥协商协议：

支持协议：

• ECDH 密钥协商
• SM2MQV 密钥协商（推荐）

特性：

• 无 big.Int 依赖，性能更优
• 可作为 sm2 包密钥交换协议的替代实现

DRBG - 确定性随机位生成器

符合《GM/T 0105-2021 软件随机数发生器设计指南》标准，同时兼容 NIST SP 800-90A 部分要求。

特性：

• 使用 NIST 官方测试向量验证
• 不支持并发使用

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CFCA 互操作性

CFCA - 中国金融认证中心扩展

提供与 CFCA SADK 的互操作性支持：

功能特性：

• SM2 私钥和证书封装（PKCS#12_SM2 格式）
• 信封加密与数字签名
• CSR 生成与解析
• 私钥解密

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后量子密码学

MLKEM - 基于模格的密钥封装机制

符合 NIST FIPS 203 标准，基于 Go 标准库实现。

支持参数集：

• ML-KEM-512
• ML-KEM-768
• ML-KEM-1024

MLDSA - 基于模格的数字签名

符合 NIST FIPS 204 标准。

SLHDSA - 无状态哈希数字签名

符合 NIST FIPS 205 标准。

相关项目

• Trisia/TLCP - 一个《GB/T 38636-2020 信息安全技术 传输层密码协议》Go语言实现项目。
• Trisia/Randomness - 一个Go语言随机性检测规范实现。
• PKCS12 - SSLMate/go-pkcs12项目的一个分支，加入了商用密码支持，由于PKCS12标准比较老，安全性不高，所以以独立项目进行维护。
• MKSMCERT - 一个用于生成SM2私钥和证书的工具，主要用于开发测试，它是FiloSottile/mkcert项目的一个分支，加入了商用密码支持。
• JavaScript实现
  • jsrsasign-sm 扩展jsrsasign实现的优势在于充分利用jsrsasign的PKIX，CSR，CERT，PKCS8等处理能力。
  • sjcl-sm 扩展sjcl实现的优势在于其丰富的对称加密模式实现，以及其简洁的代码、较好的性能。

软件许可

本软件使用MIT许可证，详情请参考软件许可。如果不熟悉MIT许可证条款，请参考MIT许可证。请知晓和遵守被许可人义务！

致谢

本项目的基础架构、设计和部分代码源自golang crypto.

SM4分组密码算法amd64 SIMD AES-NI实现（SSE部分）的算法源自mjosaarinen/sm4ni。

SM9/BN256最初版本的代码复制自cloudflare/bn256项目，后期对基础的素域、扩域、椭圆曲线运算等进行了重写。

祖冲之序列密码算法实现amd64 SIMD AES-NI, CLMUL实现算法源自Intel(R) Multi-Buffer Crypto for IPsec Library项目。

PKCS7包代码是mozilla-services/pkcs7项目（该项目已于2024年2月10日被归档）的一个分支，加入了商用密码扩展。

PKCS8包代码是youmark/pkcs8项目的一个分支，加入了商用密码扩展。

免责声明

使用本项目前，请务必仔细阅读GMSM软件免责声明！

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