SM2算法C语言实现

/*　1、用户A选定一条适合加密的椭圆曲线Ep(a,b)(如:y2=x3+ax+b)，并取椭圆曲线上一点，作为基点G。 　　2、用户A选择一个私有密钥k，并生成公开密钥K=kG。 　　3、用户A将Ep(a,b)和点K，G传给用户B。 　　4、用户B接到信息后 ，将待传输的明文编码到Ep(a,b)上一点M，并产生一个随机整数r（r<n）。 　　5、用户B计算点C1=M+rK；C2=rG。 　　6、用户B将C1、C2传给用户A。 　　7、用户A接到信息后，计算C1-kC2，结果就是点M。因为 C1-kC2=M+rK-k(rG)=M+rK-r(kG)=M 　　　再对点M进行解码就可以得到明文。 　　密码学中，描述一条Fp上的椭圆曲线，常用到六个参量： T=(p,a,b,G,n,h)。 　　（p 、a 、b 用来确定一条椭圆曲线，G为基点，n为点G的阶，h 是椭圆曲线上所有点的个数m与n相除的整数部分） 　　这几个参量取值的选择，直接影响了加密的安全性。参量值一般要求满足以下几个条件： 　　1、p 当然越大越安全，但越大，计算速度会变慢，200位左右可以满足一般安全要求； 　　2、p≠n×h； 　　3、pt≠1 (mod n)，1≤t<20； 　　4、4a3+27b2≠0 (mod p)； 　　5、n 为素数； 　　6、h≤4。 */ #include <stdio.h> #include <string.h> #include <stdlib.h> #include <iostream.h> #include "tommath.h" #include <time.h> #define BIT_LEN 800 #define KEY_LONG 128 //私钥比特长 #define P_LONG 200 //有限域P比特长 #define EN_LONG 40 //一次取明文字节数(x,20)(y,20) //得到lon比特长素数 int GetPrime(mp_int *m,int lon); //得到B和G点X坐标G点Y坐标 void Get_B_X_Y(mp_int *x1,mp_int *y1,mp_int *b, mp_int *a, mp_int *p); //点乘 bool Ecc_points_mul(mp_int *qx,mp_int *qy, mp_int *px, mp_int *py,mp_int *d,mp_int *a,mp_int *p); //点加 int Two_points_add(mp_int *x1,mp_int *y1,mp_int *x2,mp_int *y2,mp_int *x3,mp_int *y3,mp_int *a,bool zero,mp_int *p); //二进制存储密文 int chmistore(mp_int *a,FILE *fp); //把读取的字符存入mp_int型数 int putin(mp_int *a,char *ch,int chlong); //ECC加密 void Ecc_encipher(mp_int *qx,mp_int *qy, mp_int *px, mp_int *py,mp_int *a,mp_int *p); //ECC解密 void Ecc_decipher(mp_int *k, mp_int *a,mp_int *p); //实现将mp_int数a中的比特串还原为字符串并赋给字符串ch： int chdraw(mp_int *a,char *ch); //取密文 int miwendraw(mp_int *a,char *ch,int chlong); unsigned int SDBMHash16(char *str);//对输入的字符串计算Hash值，输出为一个32位的整数 //CString IntToString(int& number);//将一个整数转换为一个字符串 unsigned int SDBMHash32(char *str); void NumToStr(unsigned __int64 a,char z[100]); void Hashstring(char temphash[800],unsigned __int64 *hash,int n1); int myrng(unsigned char *dst, int len, void *dat) { int x; for (x = 0; x < len; x++) dst[x] = rand() & 0xFF; return len; } void main(){ cout<<"\n---------------------------------------------------"; cout<<"\n 本程序实现SM2的加密解密"; cout<<"\n---------------------------------------------------\n"<<endl; clock_t t_start,t_end; //统计时间 mp_int GX; mp_int GY; mp_int K;//私有密钥 mp_int A; mp_int B; mp_int QX; mp_int QY; mp_int P;//Fp中的p(有限域P) mp_int c1x,c1y; mp_int c2x,c2y; mp_int r; mp_int tempx,tempy; //mp_int m;//随机待加密明文 mp_int temp1; //mp_int mx; mp_init(&GX); mp_init(&GY); mp_init(&K); mp_init(&A); mp_init(&B); mp_init(&QX); mp_init(&QY); mp_init(&P); mp_init(&c1x); mp_init(&c1y); mp_init(&c2x); mp_init(&c2y); mp_init(&r); mp_init(&tempx); mp_init(&tempy); //mp_init(&m); mp_init(&temp1); //mp_init(&mx); FILE *fp,*fq; char fin_name[40],fout1_name[40],fout2_name[40]; unsigned __int64 buffer[20000]; char test[20000]; //short buffer[20000],mingwen[20000],buffer1[20000]; //unsigned __int64 m=9146744073709451615; unsigned __int64 hash; unsigned __int64 e; unsigned __int64 c3,c31; int len; char z1[100]={0}; char z2[100]={0}; //printf("\n\n%I64d\n\n",m); //GetPrime(&m,32); time_t t; srand( (unsigned) time( &t ) ); t_start=clock(); printf("SM2椭圆曲线的参数如下(以十进制显示):\n"); GetPrime(&P,P_LONG);//获取素数P，存入P中，长度为P_LONGbit printf("有限域 P 是:\n"); char temp[800]={0}; mp_toradix(&P,temp,10);//将素数P存入temp中 printf("%s\n",temp);//对素数P进行输出 GetPrime(&A,30); char tempA[800]={0}; printf("曲线参数 A 是:\n"); mp_toradix(&A,tempA,10); printf("%s\n",tempA); Get_B_X_Y(&GX,&GY,&B,&A,&P); char tempB[800]={0}; printf("曲线参数 B 是:\n"); mp_toradix(&B,tempB,10); printf("%s\n",tempB); char tempGX[800]={0}; printf("曲线G点X坐标是:\n"); mp_toradix(&GX,tempGX,10); printf("%s\n",tempGX); char tempGY[800]={0}; printf("曲线G点Y坐标是:\n"); mp_toradix(&GY,tempGY,10); printf("%s\n",tempGY); //------------------------------------------------------------------ GetPrime(&K,KEY_LONG); char tempK[800]={0}; printf("私钥 dB 是:\n"); mp_toradix(&K,tempK,10); printf("%s\n",tempK); Ecc_points_mul(&QX,&QY,&GX,&GY,&K,&A,&P); char tempQX[800]={0}; printf("公钥X坐标是:\n"); mp_toradix(&QX,tempQX,10); printf("%s\n",tempQX); char tempQY[800]={0}; printf("公钥Y坐标是:\n"); mp_toradix(&QY,tempQY,10); printf("%s\n",tempQY); printf("请输入待加密文件（例如：D:\\test.txt）："); cin>>fin_name; cout<<"请输入密文存放文件（例如：D:\\test密文.txt）："; cin>>fout1_name; cout<<"请输入解密后明文存放文件（例如：D:\\test解密后明文.txt）："; cin>>fout2_name; /*printf("\n\n待加密明文m 是:\n"); char tempm[800]={0}; mp_toradix(&m,tempm,10);//将素数P存入temp中 printf("%s\n",tempm);//对素数P进行输出 */ if((fp=fopen(fin_name,"rb"))==NULL) { printf("can not open the file!"); exit(1); } fq=fopen(fout1_name,"wb+"); /*if(fq==NULL) { puts("加密文件正在创建。。。\n"); //getchar(); }*/ len=fread(buffer,8,10005,fp); char tempc1x[800]={0}; char tempc1y[800]={0}; char temphash1[800]={0}; char tempmhash[800]={0}; char temphash2[800]={0}; printf("\n开始加密明文... \n"); for(int i=0;i<len;i++) { GetPrime(&r,100); memset(tempmhash,0,800); memset(temphash1,0,800); memset(temphash2,0,800); Ecc_points_mul(&c1x,&c1y,&GX,&GY,&r,&A,&P);//加密C1=[r]G r为选取的随机数. Ecc_points_mul(&c2x,&c2y,&QX,&QY,&r,&A,&P);//加密C2=[r]Q r为选取的随机数. mp_toradix(&c2x,temphash1,10);//将c2x存入temphash中 mp_toradix(&c2y,temphash2,10); strcat(tempmhash,temphash1); strcat(tempmhash,temphash2); hash=SDBMHash32(tempmhash); //Hashstring(tempmhash,hash,sizeof(buffer[i])); e=buffer[i]^hash; NumToStr(buffer[i],z1); strcat(temphash1,z1); strcat(temphash1,temphash2); c3=SDBMHash32(temphash1); chmistore(&c1x,fq); chmistore(&c1y,fq); fwrite(&e,1,8,fq); fwrite(&c3,1,4,fq); } fclose(fp); fclose(fq); cout<<"加密结束！"<<endl; printf("\n\n\n开始解密密文... \n\n\n"); if((fp=fopen(fout1_name,"rb"))==NULL) { printf("can not open the file!"); exit(1); } fq=fopen(fout2_name,"wb+"); char tempd[800]={0}; char tempc11x[800]={0}; char tempc11y[800]={0}; int j=0; mp_int tempzero; mp_init(&tempzero); char stemp[700]={0}; while(!feof(fp)) { i=0; while(1) { stemp[i]=fgetc(fp); if(i%4==0) { if(int(stemp[i]&0xFF) == 255 ) goto L1; } i++; } L1: miwendraw(&c1x, stemp, i); i=0; while(1) { stemp[i]=fgetc(fp); if(i%4==0) { if(int(stemp[i]&0xFF) == 255 ) goto L2; } i++; } L2: miwendraw(&c1y, stemp, i); mp_zero(&tempzero); if(mp_cmp(&c1x, &tempzero)==0) break; fread(&e,1,8,fp); fread(&c3,1,4,fp); memset(tempd,0,800); memset(tempc11x,0,800); mp_toradix(&c1x,tempc1x,10); mp_toradix(&c1y,tempc1y,10); Ecc_points_mul(&tempx,&tempy,&c1x,&c1y,&K,&A,&P); mp_toradix(&tempx,tempc11x,10); mp_toradix(&tempy,tempc11y,10); strcat(tempd,tempc11x); strcat(tempd,tempc11y); //printf("需要计算Hash值得字符串：%s\n",tempd); //Has