20 gmssl国密算法

作者：沈园园　|　最后修改：2026-04-14

一、gmssl 介绍

GMSSL 是一个支持国家密码算法（国密算法） 的开源密码工具库，由中国科学院软件研究所等机构开发，兼容国际密码标准的同时，重点实现了我国自主设计的密码算法（SM 系列），广泛用于国内金融、政务、通信等需符合国家密码标准的领域。

1.1 GMSSL 核心功能

GMSSL 提供了与 OpenSSL 类似的功能，但特别强化了国密算法支持，主要包括：

国密算法实现（SM2/SM3/SM4 等）
证书管理（支持国密标准证书格式）
加密 / 解密、签名 / 验签、密钥交换等密码操作

1.2 核心国密算法（SM2/SM3/SM4）详解

1、SM2：椭圆曲线公钥密码算法

类型：非对称加密算法（公钥密码算法）
作用：替代 RSA、ECC 等国际算法，用于数字签名、密钥交换、公钥加密。
特点：
基于椭圆曲线密码（ECC），密钥长度 256 位（安全强度相当于 RSA 2048 位）。
签名和加密效率优于 RSA，相同安全级别下密钥更短，适合资源受限场景（如嵌入式设备）。
采用国家规定的椭圆曲线参数（SM2p256v1），确保算法合规性。
应用场景：电子签名（如合同签署）、身份认证、密钥协商（如 VPN 密钥交换）。

2、SM3：密码杂凑算法

类型：哈希算法（杂凑函数）
作用：替代 SHA-256 等，用于数据完整性校验、数字签名摘要生成。
特点：
输出固定长度 256 位（32 字节）哈希值。
具备强抗碰撞性（难以找到两个不同数据生成相同哈希值）。
计算效率与 SHA-256 相当，安全性满足国家密码标准。
应用场景：数字签名的摘要计算（与 SM2 配合使用）、数据校验（如文件完整性验证）、区块链交易哈希（部分国产区块链采用）。

3、SM4：分组密码算法

类型：对称加密算法
作用：替代 AES 等，用于敏感数据加密 / 解密。
特点：
分组长度 128 位，密钥长度 128 位，加密模式支持 ECB、CBC、GCM 等。
加密效率与 AES 相当，适合批量数据加密。
算法设计公开，安全性经过严格验证。
应用场景：数据库加密、文件加密、VPN 数据传输加密、政务系统敏感信息保护。

二、演示功能概述

演示gmssl国密算法包含SM2算法, 含密钥生成，SM3算法，SM4算法以及SM2签名和验签；

三、准备硬件环境

1、Air780EGH核心板一块

2、TYPE-C USB数据线一根

3、Air780EGH核心板和数据线的硬件接线方式为

Air780EGH核心板通过TYPE-C USB口连接TYPE-C USB 数据线，数据线的另外一端连接电脑的USB口；
核心板正面的 ON/OFF 拨动开关拨到ON一端；

四、准备软件环境

4.1 软件环境

在开始实践本示例之前，先筹备一下软件环境：

1、烧录工具：Luatools 下载调试工具

2、内核固件：本demo开发测试时使用的固件为Air780EGH V2032 版本固件，本demo对固件版本没有什么特殊要求，所以你如果要测试本demo时，可以直接使用最新版的内核固件；如果发现最新版本的内核固件测试有问题，可以使用我们开发本demo时使用的内核固件版本来对比测试；

3、脚本文件：https://gitee.com/openLuat/LuatOS/tree/master/module/Air780EHM_Air780EHV_Air780EGH/demo/gmssl

4、lib脚本文件：使用Luatools烧录时，勾选添加默认lib 选项，使用默认lib脚本文件

准备好软件环境之后，接下来查看如何烧录项目文件到Air780EGH核心板，将本篇文章中演示使用的项目文件烧录到780EGH核心板中。

4.2 API 介绍

gmssl 库：https://docs.openluat.com/osapi/core/gmssl/

五、程序结构

miniz/
│── main.lua
│── gmssl_sm2.lua
│── gmssl_sm3.lua
│── gmssl_sm4.lua
│── gmssl_sm2sign.lua
│── readme.md

5.1 文件说明

main.lua：主程序入口文件。
gmssl_sm2.lua：SM2算法, 含密钥生成。
gmssl_sm3.lua：SM3算法。
gmssl_sm4.lua：SM4算法。
gmssl_sm2sign.lua：SM2签名和验签。

六、代码详解

6.1 main.lua

主程序文件 main.lua 是整个项目的入口点。它负责初始化系统环境。

6.2 gmssl_sm2.lua

SM2算法加解密，含密钥生成。

function gmssl_sm2_encrypt_decrypt(originStr, pkx, pky, private)
    -- GMSSL默认格式
    log.info("==== SM2 默认GMSSL模式")
    local encodeStr = gmssl.sm2encrypt(pkx,pky,originStr)
    log.info("sm2默认模式", "加密后", encodeStr and  string.toHex(encodeStr))
    if encodeStr then
        log.info("sm2默认模式", "解密后", gmssl.sm2decrypt(private,encodeStr))
    end


    -- 网站兼容模式 https://i.goto327.top/CryptTools/SM2.aspx
    -- 密文格式 C1C3C2, 新国标, 一般是这种
    log.info("==== SM2 网站兼容模式")
    local encodeStr = gmssl.sm2encrypt(pkx,pky,originStr, true)
    log.info("sm2网站兼容模式 C1C3C2", "加密后", encodeStr and  string.toHex(encodeStr))
    if encodeStr then
        log.info("sm2网站兼容模式 C1C3C2", "解密后", gmssl.sm2decrypt(private,encodeStr, true))
    else
        log.info("解密失败")
    end
    -- 密文格式 C1C2C3, 老国标, 老的Java库通常支持这种
    log.info("==== SM2 网站兼容模式, 但C1C2C3")
    local encodeStr = gmssl.sm2encrypt(pkx,pky,originStr, true, true)
    log.info("sm2网站兼容模式 C1C2C3", "加密后", encodeStr and  string.toHex(encodeStr))
    if encodeStr then
        log.info("sm2网站兼容模式 C1C2C3", "解密后", gmssl.sm2decrypt(private,encodeStr, true, true))
    else
        log.info("解密失败")
    end
end


local function gmssl_sm2_task_func()
    -- 未加密字符串
    local originStr = "!!from LuatOS!!"

    -- SM2 , 非对称加密, 类似于RSA,但属于椭圆算法
    -- 就当前实现还是比较慢的
    if gmssl.sm2encrypt then -- 部分BSP不支持
        local pkx = "ABE87C924B7ECFDEA1748A06E89003C9F7F4DC5C3563873CE2CAE46F66DE8141"
        local pky = "9514733D38CC026F2452A6A3A3A4DA0C28F864AFA5FE2C45E0EB6B761FBB5286"
        local private = "129EDC282CD2E9C1144C2E7315F926D772BC96600D2771E8BE02060313FE00D5"
        gmssl_sm2_encrypt_decrypt(originStr, pkx, pky, private)
    end

    -- SM密钥生成
    if gmssl.sm2keygen then
        log.info("SM2密钥生成测试")
        originStr = "32wrniosadnfvnadsio;fasiow"
        local pkx, pky, private = gmssl.sm2keygen()
        gmssl_sm2_encrypt_decrypt(originStr, pkx, pky, private)
    end

end

sys.taskInit(gmssl_sm2_task_func)

6.3 gmssl_sm3.lua

SM3算法，算HASH值。

local function gmssl_sm3_task_func()
    -- sm3算法,算HASH值
    local encodeStr = gmssl.sm3("lqlq666lqlq946")
    log.info("gmssl.sm3",string.toHex(encodeStr))

    -- sm3算法,算HASH值,但带HMAC
    local encodeStr = gmssl.sm3hmac("lqlq666lqlq946", "123")
    log.info("gmssl.sm3hmac",string.toHex(encodeStr))    

end

sys.taskInit(gmssl_sm3_task_func)

6.4 gmssl_sm4.lua

SM4算法加解密。

local function gmssl_sm4_task_func()

    if gmssl.sm4encrypt then
        log.info("=== SM4测试")
        local passwd = "1234567890123456"
        local iv = "1234567890666666"
        -- SM4 算法, 对称加密
        originStr = ">>SM4 ECB ZeroPadding test<<"
        --加密模式：ECB；填充方式：ZeroPadding；密钥：1234567890123456；
        encodeStr = gmssl.sm4encrypt("ECB", "ZERO", originStr, passwd)
        log.info("sm4.ecb.zero", "加密后", string.toHex(encodeStr))
        log.info("sm4.ecb.zero", "解密后", gmssl.sm4decrypt("ECB","ZERO",encodeStr,passwd))

        originStr = ">>SM4 ECB Pkcs5Padding test<<"
        --加密模式：ECB；填充方式：Pkcs5Padding；密钥：1234567890123456；
        encodeStr = gmssl.sm4encrypt("ECB", "PKCS5", originStr, passwd)
        log.info("sm4.ecb.pks5", "加密后", string.toHex(encodeStr))
        log.info("sm4.ecb.pks5", "解密后", gmssl.sm4decrypt("ECB","PKCS5",encodeStr,passwd))

        originStr = ">>SM4 CBC Pkcs5Padding test<<"
        --加密模式：CBC；填充方式：Pkcs5Padding；密钥：1234567890123456；偏移量：1234567890666666
        encodeStr = gmssl.sm4encrypt("CBC","PKCS5", originStr, passwd, iv)
        log.info("sm4.cbc.pks5", "加密后", string.toHex(encodeStr))
        log.info("sm4.cbc.pks5", "解密后", gmssl.sm4decrypt("CBC","PKCS5",encodeStr,passwd, iv))

        -- 完全对齐16字节的对比测试
        originStr = "1234567890123456"
        encodeStr = gmssl.sm4encrypt("ECB","PKCS7",originStr,passwd)
        log.info("sm4.ecb.pkcs7", encodeStr:toHex())
        encodeStr = gmssl.sm4encrypt("ECB","PKCS5",originStr,passwd)
        log.info("sm4.ecb.pkcs5", encodeStr:toHex())
        encodeStr = gmssl.sm4encrypt("ECB","ZERO",originStr,passwd)
        log.info("sm4.ecb.zero", encodeStr:toHex())
        encodeStr = gmssl.sm4encrypt("ECB","NONE",originStr,passwd)
        log.info("sm4.ecb.none", encodeStr:toHex())
    end
end

sys.taskInit(gmssl_sm4_task_func)

6.5 gmssl_sm2sign.lua

SM2签名和验签。

local function gmssl_sm2sign_task_func()

    -- SM2签名和验签
    if gmssl.sm2sign then
        local originStr = string.fromHex("434477813974bf58f94bcf760833c2b40f77a5fc360485b0b9ed1bd9682edb45")
        local pkx = "ABE87C924B7ECFDEA1748A06E89003C9F7F4DC5C3563873CE2CAE46F66DE8141"
        local pky = "9514733D38CC026F2452A6A3A3A4DA0C28F864AFA5FE2C45E0EB6B761FBB5286"
        local private = "129EDC282CD2E9C1144C2E7315F926D772BC96600D2771E8BE02060313FE00D5"

        -- 不带id的情况,即默认id="1234567812345678"
        local sig = gmssl.sm2sign(private, originStr, nil)
        log.info("sm2sign", sig and sig:toHex())
        if sig then
            local ret = gmssl.sm2verify(pkx, pky, originStr, nil, sig)
            log.info("sm2verify", ret or "false")
        end

        -- 带id的情况
        local id = "1234"
        local sig = gmssl.sm2sign(private, originStr, id)
        log.info("sm2sign", sig and sig:toHex())
        if sig then
            local ret = gmssl.sm2verify(pkx, pky, originStr, id, sig)
            log.info("sm2verify", ret or "false")
        end
    end
end

sys.taskInit(gmssl_sm2sign_task_func)

七、运行结果展示

出现类似于下面的日志，就表示运行成功：

[2025-10-29 16:51:55.069][000000000.365] I/user.==== SM2 默认GMSSL模式
[2025-10-29 16:51:55.296][000000000.912] I/user.sm2默认模式 加密后 3078022022F0E9C08C45EC2D456C184541900B2D069790DF554BD37183453306E49A474E022100A7220907D53AF4A580B6AEC7B8EA53FF5E51F5E56A8ACC440C86F58C4E3EB9110420A4FCAE7ECF86059FB63B0F82A502223E8B4C7CAECBE29E72C05A87DF8BA3C08F040F63EE6697093A495733939D4D68070F
[2025-10-29 16:51:55.526][000000001.150] I/user.sm2默认模式 解密后 !!from LuatOS!!
[2025-10-29 16:51:55.530][000000001.151] I/user.==== SM2 网站兼容模式
[2025-10-29 16:51:55.977][000000001.601] I/user.sm2网站兼容模式 C1C3C2 加密后 7CD71EFCD699E81C5A320DD78357788BA4A4E87C02691EB73225B6E8CC3F1A95730359208D2E6A375E49D84321C9BB28F0D7B65BC348DD07A9ADE9C1F38D053CA5B4128EE908F4494DB1867F0C48D00FCFE3F6A9C38CDA696CABAF36E9D120244AAEC7B42200A0A9C8321EDEDC9010
[2025-10-29 16:51:56.177][000000001.800] I/user.sm2网站兼容模式 C1C3C2 解密后 !!from LuatOS!!
[2025-10-29 16:51:56.182][000000001.800] I/user.==== SM2 网站兼容模式, 但C1C2C3
[2025-10-29 16:51:56.589][000000002.228] I/user.sm2网站兼容模式 C1C2C3 加密后 0429D777A89C474D468CBB4BDE604C5D0111EF6FEB9AD180A9A5167657C4CFD09A0CAAF6D3467CE2564C73A666EC4DE2CA2E28F5B2BBFA9FE5B30CCA39D0B453DB60AF6B2B6DC1E7D76F3E9FF048FEACC850B37144EC64840A84A1A81B4ACF4BDB851391ECC9F13974A76464C9F9624C
[2025-10-29 16:51:56.788][000000002.425] I/user.sm2网站兼容模式 C1C2C3 解密后 !!from LuatOS!!
[2025-10-29 16:51:56.794][000000002.425] I/user.SM2密钥生成测试
[2025-10-29 16:51:57.048][000000002.660] I/user.==== SM2 默认GMSSL模式
[2025-10-29 16:51:57.462][000000003.092] I/user.sm2默认模式 加密后 3081820220227403C3A196042379534047850F01BA8EC3603226AF18E0CE65729EBBBDC68C02201D1FBBD3998FDB2757AE55262F1CDD288C6C403766F77F6D7CB9017457E7EE660420B742677896DEDBBEAF55857603EB4C39FA9DFFDAD6E17AFA27FA0D7C7D2F7EF5041A79A2DF1D84C0B449459A4FE6BCC3A494F9F4CC2D00F9A4A7C4FE
[2025-10-29 16:51:57.674][000000003.301] I/user.sm2默认模式 解密后 32wrniosadnfvnadsio;fasiow
[2025-10-29 16:51:57.681][000000003.301] I/user.==== SM2 网站兼容模式
[2025-10-29 16:51:58.092][000000003.717] I/user.sm2网站兼容模式 C1C3C2 加密后 A615127F2C18731AB83CA50CDC386C0F70506EA3BE6B1B1E74E1F417BCFB992AC9B4F91A4233181CD5C419CA21B5AD46BBA7F2E635D4AC317842E8762A19260218921AB2D4C02C8211E2AC28976B61D33E0AB826B2DE223E6E51729B31B02E02E0C73D5822F12FC4618E6E1F7110278CBD273C152B650C75A423
[2025-10-29 16:51:58.306][000000003.927] I/user.sm2网站兼容模式 C1C3C2 解密后 32wrniosadnfvnadsio;fasiow
[2025-10-29 16:51:58.313][000000003.927] I/user.==== SM2 网站兼容模式, 但C1C2C3
[2025-10-29 16:51:58.748][000000004.372] I/user.sm2网站兼容模式 C1C2C3 加密后 045807522541AF430F7D0F3EE27D0718AA33D17E98F04121CC3039A6C7EA5B219751DA6CDC64B805C5BA08E97CFC7546D72BCBF1CD2329F26190A6CF33D76E37B1BFFEDBA05C31D8673F33CFA5925A5EC0DB37A58F74B30020DE25104E47001D02A23C45814230650A1D9961B5BDC69218DF8AEEB9A66266EF175C
[2025-10-29 16:51:58.947][000000004.581] I/user.sm2网站兼容模式 C1C2C3 解密后 32wrniosadnfvnadsio;fasiow
[2025-10-29 16:51:58.962][000000004.588] I/user.gmssl.sm3 E64FD76F4078E51DCA428323D3FADBD5D52723BBF1379184650DA5CE6002B2BF 64
[2025-10-29 16:51:58.964][000000004.588] I/user.gmssl.sm3hmac FBB67FC936777011AA70336F0F0B6305D529A97A87D8ECA8880472CD2C30A721 64
[2025-10-29 16:51:58.966][000000004.595] I/user.=== SM4测试
[2025-10-29 16:51:58.971][000000004.596] I/user.sm4.ecb.zero 加密后 E8DF19897C0BF1FFA50910C5C548F5A4E9E34BED9F5CEE519CFA24C37A290B25 64
[2025-10-29 16:51:58.973][000000004.596] I/user.sm4.ecb.zero 解密后 >>SM4 ECB ZeroPadding test<<
[2025-10-29 16:51:58.975][000000004.597] I/user.sm4.ecb.pks5 加密后 25B3D6AB8C855115C3A8883FE3ADCC6B9004C83B86CE7A45517CA6736DBA4EFE 64
[2025-10-29 16:51:58.976][000000004.598] I/user.sm4.ecb.pks5 解密后 >>SM4 ECB Pkcs5Padding test<<
[2025-10-29 16:51:58.978][000000004.598] I/user.sm4.cbc.pks5 加密后 A11C24BB018C8124FADAFC9B6BF7932C05BA2F24E9DFB9D79D982A676F9C010C 64
[2025-10-29 16:51:58.979][000000004.599] I/user.sm4.cbc.pks5 解密后 >>SM4 CBC Pkcs5Padding test<<
[2025-10-29 16:51:58.981][000000004.600] I/user.sm4.ecb.pkcs7 B083DCC0A9F64BD9FAE2FA8C936E3D776C88F739AF2A29A735381F5677BADEF7 64
[2025-10-29 16:51:58.983][000000004.600] I/user.sm4.ecb.pkcs5 B083DCC0A9F64BD9FAE2FA8C936E3D776C88F739AF2A29A735381F5677BADEF7 64
[2025-10-29 16:51:58.987][000000004.601] I/user.sm4.ecb.zero B083DCC0A9F64BD9FAE2FA8C936E3D77D2D68ED9FE06CB40C9A150AA5917F15F 64
[2025-10-29 16:51:58.988][000000004.601] I/user.sm4.ecb.none B083DCC0A9F64BD9FAE2FA8C936E3D77 32
[2025-10-29 16:51:59.450][000000005.084] I/user.sm2sign 9C2303667887E45ABA016BBACFF1AF2F3ED764CE220A0B0D67CF9206BF48F26AA2797E5478919FB0C6140B89D7DDA33055428A7B3D40F49E0BAD410624D83199
[2025-10-29 16:51:59.864][000000005.496] I/user.sm2verify true
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八、总结

通过本文学习，你可以学习到gmssl国密算法(SM2/SM3/SM4)的使用方法。