SM3密码杂凑算法概要.docx

1、SM3密码杂凑算法概要SM3密码杂凑算法 SM3Cryptographic Hash Algorithm国家密码管理局 2010年 12月目 次1范围 1 2术语和定义 1 3符号 1 4常数与函数 2 4.1初始值 2 4.2常量 2 4.3布尔函数 24.4置换函数 25算法描述 2 5.1概述 2 5.2填充 2 5.3迭代压缩 3 5.3.1迭代过程 3 5.3.2消息扩展 3 5.3.3压缩函数 3 5.4杂凑值 4附录 A (资料性附录 运算示例 5 A.1示例 15 A.1示例 27SM3密码杂凑算法1范 围本文本规定了 SM3密码杂凑算法的计算方法和计算步骤,并给出了运算示例。

2、本文本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。同时,本文本还可为安全产品生产商提供产品和技术的标准定位以 及标准化的参考,提高安全产品的可信性与互操作性。2术 语 和 定 义1.1比 特 串 bit string由 0和 1组成的二进制数字序列。1.2大 端 big-endian数据在内存中的一种表示格式,规定左边为高有效位,右边为低有效位。数的高阶字节放在存储 器的低地址,数的低阶字节放在存储器的高地址。1.3消 息 message任意有限长度的比特串。本文本中消息作为杂凑算法的输入数据。1.4杂 凑 值 hash val

3、ue杂凑算法作用于消息后输出的特定长度的比特串。本文本中的杂凑值长度为 256比特。1.5字 word长度为 32的比特串。3符 号下列符号适用于本文本。ABCDEF GH :8个字寄存器或它们的值的串联B (i :第 i 个消息分组CF :压缩函数F F j :布尔函数,随 j 的变化取不同的表达式GG j :布尔函数,随 j 的变化取不同的表达式IV :初始值,用于确定压缩函数寄存器的初态P 0:压缩函数中的置换函数P 1:消息扩展中的置换函数T j :常量,随 j 的变化取不同的值m :消息m :填充后的消息mod :模运算 :32比特与运算 :32比特或运算 :32比特异或运算:32比

4、特非运算+:mod 232算术加运算 k :循环左移 k 比特运算 :左向赋值运算符4常 数 与 函 数4.1初始值IV =7380166f4914b2b9172442d7da8a0600a96f30bc 163138aa e38dee4d b0fb0e4e 4.2常量T j = 79cc 45190 j 15 7a 879d 8a 16 j 634.3布尔函数F F j (X, Y, Z = X Y Z 0 j 15 (X Y (X Z (Y Z 16 j 63GG j (X , Y , Z = X Y Z 0 j 15 (X Y (X Z 16 j 63式中 X , Y , Z 为字。4.

5、4置换函数P 0(X =X (X 9 (X 17P 1(X =X (X 15 (X 23式中 X 为字。5算 法 描 述5.1概述对长度为 l (l 264 比特的消息 m , SM3杂凑算法经过填充和迭代压缩,生成杂凑值,杂凑值长度 为 256比特。5.2填充假设消息 m 的长度为 l 比特。首先将比特“ 1”添加到消息的末尾,再添加 k 个“ 0” , k 是满 足 l +1+k 448mod 512的最小的非负整数。然后再添加一个 64位比特串,该比特串是长度 l 的二进 制表示。填充后的消息 m 的比特长度为 512的倍数。例如:对消息 011000010110001001100011

6、,其长度 l =24,经填充得到比特串:0110000101100010011000111 423比特000064比特00011000 l 的二进制表示5.3迭代压缩5.3.1迭代过程将填充后的消息 m 按 512比特进行分组:m =B (0B (1B (n 1其中 n=(l+k +65/512。对 m 按下列方式迭代:FOR i=0TO n-1V (i +1=CF (V (i , B (i ENDFOR其中 CF 是压缩函数, V (0为 256比特初始值 IV , B (i 为填充后的消息分组,迭代压缩的结果 为 V (n 。5.3.2消息扩展将 消 息 分 组 B (i 按 以 下 方

7、法 扩 展 生 成 132个 字 W 0, W 1, , W 67, W 0 , W 1, , W 63,用 于 压 缩 函数 CF :a 将消息分组 B (i 划分为 16个字 W 0, W 1, , W 15。bFOR j=16TO 67W j P 1(W j 16 W j 9 (W j 3 15 (W j 13 7 W j 6ENDFORcFOR j=0TO 63W j=W j W j +4ENDFOR5.3.3压缩函数令 A,B,C,D,E,F ,G,H 为字寄存器 , SS 1, SS 2, TT 1, TT 2为中间变量 , 压缩函数 V i +1=CF (V (i , B (i

8、, 0 i n 1。计算过程描述如下:ABCDEF GH V (i FOR j=0TO 63SS 1 (A 12 +E +(T j j 7SS 2 SS 1 (A 12T T 1 F F j (A, B, C +D +SS 2+W jT T 2 GG j (E, F, G +H +SS 1+W jD CC B 9B AA T T 1H GG F 19F EE P 0(T T 2ENDFORV (i +1 ABCDEF GH V (i 其中,字的存储为大端 (big-endian格式。5.4杂凑值ABCDEF GH V (n 输出 256比特的杂凑值 y =ABCDEF GH 。 4附 录 A(

9、资 料 性 附 录 运 算 示 例A.1示例 1输 入 消 息 为 “ abc ” , 其 ASCII 码 表 示 为616263填 充 后 的 消 息6162638000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000018扩 展 后 的 消 息W 0W 1W 676162638000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 000000000

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