实现sm2算法java

简介

在本文中，我将向你介绍如何在Java中实现SM2算法。首先，让我们了解一下SM2算法是什么以及它的主要流程。然后，我将逐步指导你实现这个算法，并提供相应的代码和注释。

SM2算法概述

SM2算法是一种国产的椭圆曲线非对称加密算法，被用于数字签名、密钥交换和加密等应用领域。它是基于椭圆曲线离散对数问题构建的，具有高安全性和高效率的特点。

SM2算法的主要流程如下：

  1. 密钥生成：生成一对公钥和私钥。
  2. 密钥交换：双方交换公钥并生成共享密钥。
  3. 数字签名：使用私钥对数据进行签名。
  4. 数字验证：使用公钥验证签名的合法性。
  5. 加密解密：使用公钥对数据进行加密，并使用私钥进行解密。

接下来，我将逐步指导你实现这些功能。

密钥生成

在这一步中，我们将生成一对公钥和私钥。

代码示例：

import org.bouncycastle.crypto.AsymmetricCipherKeyPair;
import org.bouncycastle.crypto.generators.ECKeyPairGenerator;
import org.bouncycastle.crypto.params.ECKeyGenerationParameters;
import org.bouncycastle.crypto.params.ECPrivateKeyParameters;
import org.bouncycastle.crypto.params.ECPublicKeyParameters;
import org.bouncycastle.math.ec.ECPoint;
import org.bouncycastle.math.ec.FixedPointCombMultiplier;
import org.bouncycastle.math.ec.custom.gm.SM2P256V1Curve;
import org.bouncycastle.math.ec.custom.gm.SM2P256V1Point;

import java.math.BigInteger;
import java.security.SecureRandom;

public class SM2KeyGenerator {
    private static final SM2P256V1Curve CURVE = new SM2P256V1Curve();
    private static final ECPoint G = CURVE.getG();
    private static final BigInteger N = CURVE.getN();

    public static void main(String[] args) {
        AsymmetricCipherKeyPair keyPair = generateKeyPair();
        ECPrivateKeyParameters privateKey = (ECPrivateKeyParameters) keyPair.getPrivate();
        ECPublicKeyParameters publicKey = (ECPublicKeyParameters) keyPair.getPublic();
        
        System.out.println("Private Key: " + privateKey.getD());
        System.out.println("Public Key: " + publicKey.getQ());
    }

    public static AsymmetricCipherKeyPair generateKeyPair() {
        SecureRandom random = new SecureRandom();
        ECKeyGenerationParameters keyGenerationParameters = new ECKeyGenerationParameters(CURVE, random);
        ECKeyPairGenerator keyPairGenerator = new ECKeyPairGenerator();
        keyPairGenerator.init(keyGenerationParameters);
        return keyPairGenerator.generateKeyPair();
    }
}

上述代码使用Bouncy Castle库生成SM2密钥对。首先，我们定义了椭圆曲线和曲线上的基点G。然后，通过调用generateKeyPair()方法生成密钥对，其中ECKeyPairGenerator类用于生成密钥对，ECKeyGenerationParameters类用于设置密钥生成参数。最后，我们打印出生成的私钥和公钥。

密钥交换

在这一步中，我们将展示双方如何交换公钥并生成共享密钥。

代码示例：

import org.bouncycastle.crypto.BasicAgreement;
import org.bouncycastle.crypto.agreement.ECDHBasicAgreement;
import org.bouncycastle.crypto.digests.SM3Digest;
import org.bouncycastle.crypto.params.ECPrivateKeyParameters;
import org.bouncycastle.crypto.params.ECPublicKeyParameters;
import org.bouncycastle.math.ec.ECPoint;

import java.math.BigInteger;
import java.security.SecureRandom;

public class SM2KeyExchange {
    public static void main(String[] args) {
        ECPrivateKeyParameters privateKeyA = generatePrivateKey();
        ECPublicKeyParameters publicKeyA = generatePublicKey(privateKeyA);

        ECPrivateKeyParameters privateKeyB = generatePrivateKey();
        ECPublicKeyParameters publicKeyB = generatePublicKey(privateKeyB);

        ECPoint sharedKeyA = generateSharedKey(privateKeyA, publicKeyB);
        ECPoint sharedKeyB = generateSharedKey(privateKeyB, publicKeyA);

        System.out.println("Shared Key A: " + sharedKeyA.normalize().getEncoded(false));
        System.out.println("Shared Key B: " + sharedKeyB.normalize().getEncoded(false));
    }

    public static