国密SM2加密完全指南：密钥生成、加密解密与数字签名实战

什么是国密 SM2？

SM2 是中国国家密码管理局发布的非对称加密算法，基于椭圆曲线密码学（ECC），取代 RSA 成为国密标准。

对比项	SM2	RSA 2048
密钥长度	256 bit	2048 bit
安全强度	128 bit	112 bit
签名速度	~0.5ms	~3ms
验证速度	~1ms	~0.1ms
密钥长度比	1	8
国标	GM/T 0003	PKCS#1

SM2 用 256 位密钥达到 RSA 2048 位的安全强度，密钥更短、速度更快。

SM2 的三种用途

用途	说明	对应工具
加密/解密	用公钥加密，私钥解密	SM2 加密
数字签名	用私钥签名，公钥验证	SM2 签名
密钥协商	双方协商出共享密钥	ECDH 协议

第一步：生成 SM2 密钥对

使用工具库生成

打开 SM2 加密工具
点击"生成密钥对"
获得公钥和私钥

使用命令行生成

# 安装 gmssl
brew install gmssl  # macOS
# 或从 https://github.com/guanzhi/GmSSL/releases 下载

# 生成 SM2 密钥对
gmssl sm2 -genkey -out sm2.key

# 查看密钥
gmssl sm2 -in sm2.key -text

使用 JavaScript 生成

import { sm2 } from 'sm-crypto';

// 生成密钥对
const keyPair = sm2.generateKeyPairHex();
// keyPair.privateKey → 私钥（64位十六进制）
// keyPair.publicKey  → 公钥（128位十六进制，04 + X + Y）

console.log('私钥:', keyPair.privateKey);
console.log('公钥:', keyPair.publicKey);

密钥格式说明

SM2 公钥格式：
04 || X（32字节） || Y（32字节）
↓
04 + 64位十六进制X + 64位十六进制Y
总长度：130个十六进制字符（65字节）

SM2 私钥格式：
32字节随机数
总长度：64个十六进制字符（32字节）

第二步：SM2 加密与解密

加密流程

明文 → SM2加密(公钥) → 密文（C1 || C3 || C2）

C1：椭圆曲线点（65字节）
C3：SM3 哈希值（32字节）
C2：密文数据

使用工具库加密

打开 SM2 加密工具
粘贴公钥
输入要加密的明文
选择密文格式（C1C3C2 或 C1C2C3）
点击"加密"获得密文

使用 JavaScript 加密

import { sm2 } from 'sm-crypto';

const publicKey = '04...'; // 130位十六进制
const privateKey = '...';  // 64位十六进制

// 加密（默认 C1C3C2 格式）
const cipherText = sm2.doEncrypt('Hello 国密', publicKey, 1);
// 参数 1 = C1C3C2 格式（国标推荐）
// 参数 0 = C1C2C3 格式（旧版兼容）

console.log('密文:', cipherText);

// 解密
const plainText = sm2.doDecrypt(cipherText, privateKey, 1);
console.log('明文:', plainText); // "Hello 国密"

密文编码格式

格式	说明	使用场景
C1C3C2	国标推荐格式	新项目（默认）
C1C2C3	旧版格式	兼容旧系统
ASN.1	DER 编码	Java/C# 互操作

第三步：SM2 数字签名

签名流程

消息 → SM3哈希 → SM2签名(私钥) → 签名值（r, s）

使用工具库签名

打开 SM2 加密工具
切换到"签名"标签
输入私钥和待签名消息
点击"签名"获得签名值

使用 JavaScript 签名

import { sm2 } from 'sm-crypto';

const privateKey = '...';
const publicKey = '04...';

// 签名（自动对消息做 SM3 哈希）
const signature = sm2.doSignature('待签名消息', privateKey);
console.log('签名:', signature);

// 验证签名
const verified = sm2.doVerifySignature(
  '待签名消息',
  signature,
  publicKey
);
console.log('验证结果:', verified); // true

带用户 ID 的签名

SM2 签名默认使用用户 ID 1234567812345678（国标默认值），可以自定义：

// 签名时指定用户 ID
const sig = sm2.doSignature('消息', privateKey, {
  userId: 'customUserId'
});

// 验证时使用相同的用户 ID
const valid = sm2.doVerifySignature('消息', sig, publicKey, {
  userId: 'customUserId'
});

SM2 vs RSA：何时选择？

场景	推荐	原因
国内政务系统	SM2	国密合规要求
国内金融系统	SM2	银联/人行要求
国际标准系统	RSA	国际兼容性
移动端加密	SM2	密钥短，计算快
跨境数据交换	RSA	国际通用

国密三件套：SM2 + SM3 + SM4

算法	类型	用途	工具
SM2	非对称	加密/签名/密钥协商	SM2 工具
SM3	哈希	消息摘要（类似 SHA-256）	SM3 工具
SM4	对称	数据加密（类似 AES-128）	SM4 工具

典型组合：SM2 + SM4 混合加密

1. 生成随机 SM4 密钥
2. 用 SM4 加密大数据（快）
3. 用 SM2 公钥加密 SM4 密钥（安全传输）
4. 发送：SM2(SM4密钥) + SM4(数据)

import { sm2, sm4 } from 'sm-crypto';

// 1. 生成随机 SM4 密钥
const sm4Key = crypto.getRandomValues(new Uint8Array(16));
const sm4KeyHex = Array.from(sm4Key).map(b => b.toString(16).padStart(2, '0')).join('');

// 2. 用 SM4 加密数据
const encryptedData = sm4.encrypt(plainText, sm4KeyHex);

// 3. 用 SM2 加密 SM4 密钥
const encryptedKey = sm2.doEncrypt(sm4KeyHex, sm2PublicKey, 1);

// 发送：encryptedKey + encryptedData

常见问题

SM2 密文长度为什么比明文长很多？

SM2 密文 = C1（65字节）+ C3（32字节）+ C2（明文长度），所以密文比明文多 97 字节。这是非对称加密的特性，大数据建议用 SM2+SM4 混合加密。

SM2 和 ECDSA 有什么区别？

SM2 使用国密指定的椭圆曲线（sm2p256v1），ECDSA 使用 NIST 曲线（P-256）。算法逻辑相似，但曲线参数不同，不兼容。

如何在 Java 中使用 SM2？

// 使用 Bouncy Castle + 国密扩展
Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());

// 生成密钥对
KeyPairGenerator kpg = KeyPairGenerator.getInstance("EC", "BC");
kpg.initialize(new ECParameterSpec(...)); // SM2 曲线参数
KeyPair kp = kpg.generateKeyPair();

总结

SM2 是国密体系的核心非对称加密算法，256 位密钥即可达到 RSA 2048 位的安全强度。掌握密钥生成、加密解密、数字签名三大操作，配合 SM3 哈希和 SM4 对称加密，即可满足国密合规要求。工具库提供 SM2、SM3、SM4 三个在线工具，浏览器本地处理，数据零上传。