[密码学实战]Java实现国密(SM2)密钥协商详解:原理、代码与实践


一、代码运行结果

在这里插入图片描述

二、国密算法与密钥协商背景

2.1 什么是国密算法?

国密算法是由中国国家密码管理局制定的商用密码标准,包括:

  • SM2:椭圆曲线公钥密码算法(非对称加密/签名/密钥协商)
  • SM3:密码杂凑算法(哈希)
  • SM4:分组密码算法(对称加密)

2.2 密钥协商的意义

在安全通信中,双方需要在不安全的信道上协商出相同的会话密钥,用于后续对称加密。SM2密钥协商协议解决了以下问题:

  • 避免预先共享密钥
  • 抵抗中间人攻击
  • 支持双向身份认证

三、SM2密钥协商原理详解

3.1 核心流程(基于ECMQV协议)

步骤 角色A(发起方) 角色B(响应方)
1 生成临时密钥对 (rA, RA) 生成临时密钥对 (rB, RB)
2 发送RA给B 发送RB给A
3 使用双方公钥和临时公钥计算共享密钥 使用双方公钥和临时公钥计算共享密钥

3.2 关键公式

共享密钥 = KDF( x_U \cdot (d_A + r_A \cdot s_A) \cdot (P_B + [s_B] \cdot R_B) )
  • x_U:椭圆曲线点坐标的x分量
  • d_A:A方私钥
  • r_A:A方临时私钥
  • s_A/s_B:静态公钥派生参数

四、Java实现环境准备

4.1 依赖配置

<!-- Bouncy Castle国密支持 -->
<dependency>
    <groupId>org.bouncycastle</groupId>
    <artifactId>bcprov-jdk15on</artifactId>
    <version>1.65</version>
</dependency>

4.2 初始化安全提供者

import org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider;
import java.security.Security;

public class SM2KeyExchange {
   
    static {
   
        Security.addProvider(new BouncyCastleProvider()); // 添加BC提供者
    }
}

五、Java核心代码实现(含详细注释)

5.1 密钥对生成工具类

 /**
     * 生成SM2静态密钥对
     */
    public static KeyPair generateStaticKeyPair() throws 

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