C# 实现SM2加密解密
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admin
2024年7月20日 9:41
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SM2是由中国国家密码管理局制定的公钥密码算法，属于国家密码标准之一。SM2算法基于椭圆曲线密码学，兼具安全性和高效性，被广泛应用在金融、电子政务和电子商务等领域。
特点
安全性：SM2基于椭圆曲线密码学，提供高强度的安全保障。
高效性：在相同的安全强度下，SM2比RSA和DSA更加高效，计算复杂度较低。
国家标准：SM2是中国国家密码标准GB/T 32918，具有国家认可的权威性。
应用场景
数字签名：用于身份验证和不可否认性。
数据加密：用于保护敏感信息的传输与存储。
密钥交换：用于安全的密钥分发和交换过程。
代码示例
第三方库BouncyCastle
using Org.BouncyCastle.Asn1.X9;using Org.BouncyCastle.Crypto.Generators;using Org.BouncyCastle.Crypto;using Org.BouncyCastle.Crypto.Parameters;using Org.BouncyCastle.Security;using Org.BouncyCastle.Asn1.Sec;using Org.BouncyCastle.Asn1.GM;using System.Security.Cryptography.X509Certificates;using Org.BouncyCastle.Crypto.Engines;using Org.BouncyCastle.Math;
namespace AppSm2{ public partial class Form1 : Form { public Form1() { InitializeComponent(); }
private void btnCreateKey_Click(object sender, EventArgs e) { // 1. 生成SM2密钥对 var keyPair = GenerateSM2KeyPair(); var publicKey = (ECPublicKeyParameters)keyPair.Public; var privateKey = (ECPrivateKeyParameters)keyPair.Private; File.WriteAllText("./public.dat", Convert.ToBase64String(publicKey.Q.GetEncoded())); File.WriteAllText("./private.dat", Convert.ToBase64String(privateKey.D.ToByteArrayUnsigned())); }
/// <summary> /// 生成公私钥 /// </summary> /// <returns></returns> private AsymmetricCipherKeyPair GenerateSM2KeyPair() { // 使用国标曲线参数 "Wapi" 被GMNamedCurves定义 (SM2标准曲线) X9ECParameters sm2Params = GMNamedCurves.GetByName("sm2p256v1"); var ecParams = new ECDomainParameters(sm2Params.Curve, sm2Params.G, sm2Params.N, sm2Params.H);
var keyGenerationParameters = new ECKeyGenerationParameters(ecParams, new SecureRandom()); var keyPairGenerator = new ECKeyPairGenerator(); keyPairGenerator.Init(keyGenerationParameters);
return keyPairGenerator.GenerateKeyPair(); }
private void btnEncrypt_Click(object sender, EventArgs e) { // 将Base64格式公钥转换回ECPublicKeyParameters var restoredPublicKey = RestorePublicKeyFromBase64(File.ReadAllText("./public.dat")); byte[] cipherText = Encrypt(txt1.Text, restoredPublicKey); txt2.Text = Convert.ToBase64String(cipherText); }
/// <summary> /// 还原公钥 /// </summary> /// <param name="base64PublicKey"></param> /// <returns></returns> private ECPublicKeyParameters RestorePublicKeyFromBase64(string base64PublicKey) { // 将Base64格式的公钥字符串转换为字节数组 byte[] publicKeyBytes = Convert.FromBase64String(base64PublicKey);
// 获取SM2曲线参数，这里使用sm2p256v1曲线 X9ECParameters sm2Params = GMNamedCurves.GetByName("sm2p256v1");
// 创建ECDomainParameters对象，包含曲线的一些基本参数，如曲线、生成元G、阶N和系数H var ecParams = new ECDomainParameters(sm2Params.Curve, sm2Params.G, sm2Params.N, sm2Params.H);
// 使用曲线参数解码公钥字节数组，将其转换为ECPoint var q = sm2Params.Curve.DecodePoint(publicKeyBytes);
// 根据解码后的ECPoint和ECDomainParameters创建ECPublicKeyParameters对象 return new ECPublicKeyParameters(q, ecParams); }
/// <summary> /// 加密 /// </summary> /// <param name="plainText"></param> /// <param name="publicKey"></param> /// <returns></returns> private byte[] Encrypt(string plainText, ECPublicKeyParameters publicKey) { var sm2Engine = new SM2Engine(); sm2Engine.Init(true, new ParametersWithRandom(publicKey, new SecureRandom()));
byte[] plainBytes = System.Text.Encoding.UTF8.GetBytes(plainText); return sm2Engine.ProcessBlock(plainBytes, 0, plainBytes.Length); }
private void btnDecrypt_Click(object sender, EventArgs e) { var restoredPrivateKey = RestorePrivateKeyFromBase64(File.ReadAllText("./private.dat")); string decryptedText = Decrypt(txt2.Text, restoredPrivateKey); txt3.Text = decryptedText; }
/// <summary> /// 解密 /// </summary> /// <param name="base64CipherText"></param> /// <param name="privateKey"></param> /// <returns></returns> private static string Decrypt(string base64CipherText, ECPrivateKeyParameters privateKey) { var sm2Engine = new SM2Engine(); sm2Engine.Init(false, privateKey);
byte[] cipherBytes = Convert.FromBase64String(base64CipherText); byte[] decryptedBytes = sm2Engine.ProcessBlock(cipherBytes, 0, cipherBytes.Length); return System.Text.Encoding.UTF8.GetString(decryptedBytes); }
/// <summary> /// 还私公钥 /// </summary> /// <param name="base64PrivateKey"></param> /// <returns></returns> private ECPrivateKeyParameters RestorePrivateKeyFromBase64(string base64PrivateKey) { // 将Base64格式的私钥字符串转换为字节数组 byte[] privateKeyBytes = Convert.FromBase64String(base64PrivateKey);
// 使用BigInteger构造函数将字节数组转换为无符号大整数，这将表示我们的私钥 BigInteger d = new BigInteger(1, privateKeyBytes);
// 获取SM2曲线参数，这里使用sm2p256v1曲线 X9ECParameters sm2Params = GMNamedCurves.GetByName("sm2p256v1");
// 创建ECDomainParameters对象，包含曲线的一些基本参数，如曲线、生成元G、阶N和系数H var ecParams = new ECDomainParameters(sm2Params.Curve, sm2Params.G, sm2Params.N, sm2Params.H);
// 根据无符号大整数和ECDomainParameters创建ECPrivateKeyParameters对象，表示私钥 return new ECPrivateKeyParameters(d, ecParams); } }}
代码说明
生成密钥对：使用GenerateSM2KeyPair方法生成SM2密钥对。
加密：用公钥加密明文，返回密文。
解密：用私钥解密密文，返回明文。
小结
本文介绍了SM2算法的基本特点、应用场景，并提供了一个完整的C#示例代码。通过BouncyCastle库，开发者可以方便地在C#应用程序中实现SM2加密和解密操作。
SM2作为中国国家密码标准，在确保信息安全传输方面起到了至关重要的作用。在未来的应用中，SM2有望在更多领域中发挥更大的作用。
该文章在 2024/7/22 12:18:38 编辑过
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