SM2 数字签名 JAVA 实现教程

1. 整体流程

首先，我们先来了解一下整个 SM2 数字签名的流程。下面是一个表格，展示了实现 SM2 数字签名的步骤：

步骤 描述
1 生成密钥对
2 对待签名的数据进行摘要计算
3 对摘要结果进行签名
4 验证签名的有效性

现在，我们将逐步讲解每一步需要做什么以及使用的代码。

2. 生成密钥对

首先，我们需要生成一对密钥对，用于数字签名和验证。在 Java 中，可以使用 Bouncy Castle 提供的库来生成 SM2 密钥对。

下面是生成密钥对的代码示例，注释中解释了每个步骤的含义：

import org.bouncycastle.crypto.AsymmetricCipherKeyPair;
import org.bouncycastle.crypto.generators.ECKeyPairGenerator;
import org.bouncycastle.crypto.params.ECKeyGenerationParameters;
import org.bouncycastle.crypto.params.ECPrivateKeyParameters;
import org.bouncycastle.crypto.params.ECPublicKeyParameters;
import org.bouncycastle.math.ec.ECPoint;
import org.bouncycastle.util.encoders.Hex;

import java.math.BigInteger;
import java.security.SecureRandom;

public class SM2KeyGenerator {
    public static void main(String[] args) {
        // 生成随机数种子
        SecureRandom random = new SecureRandom();
        // 定义椭圆曲线参数
        BigInteger p = new BigInteger("FFFFFFFEFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF00000000FFFFFFFFFFFFFFFF", 16);
        BigInteger a = new BigInteger("FFFFFFFEFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF00000000FFFFFFFFFFFFFFFC", 16);
        BigInteger b = new BigInteger("28E9FA9E9D9F5E344D5A9E4BCF6509A7F39789F515AB8F92DDBCBD414D940E93", 16);
        BigInteger n = new BigInteger("FFFFFFFEFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF7203DF6B21C6052B53BBF40939D54123", 16);
        ECPoint g = new ECPoint(
                new BigInteger("FFFFFFFEFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF00000000FFFFFFFFFFFFFFFF", 16),
                new BigInteger("FFFFFFFEFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF00000000FFFFFFFFFFFFFFFC", 16)
        );
        // 初始化密钥生成器参数
        ECKeyGenerationParameters keyGenParams = new ECKeyGenerationParameters(new ECKeyParameters(), random);
        ECKeyPairGenerator keyPairGenerator = new ECKeyPairGenerator();
        // 生成密钥对
        keyPairGenerator.init(keyGenParams);
        AsymmetricCipherKeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();
        ECPrivateKeyParameters privateKey = (ECPrivateKeyParameters) keyPair.getPrivate();
        ECPublicKeyParameters publicKey = (ECPublicKeyParameters) keyPair.getPublic();
        // 输出私钥和公钥
        System.out.println("私钥：" + Hex.toHexString(privateKey.getD().toByteArray()));
        System.out.println("公钥：" + Hex.toHexString(publicKey.getQ().getEncoded(false)));
    }
}

3. 对待签名的数据进行摘要计算

在进行数字签名之前，我们需要对待签名的数据进行摘要计算。在 SM2 算法中，使用的是 SM3 来进行摘要计算。

下面是对待签名的数据进行摘要计算的代码示例：

import org.bouncycastle.crypto.digests.SM3Digest;
import org.bouncycastle.util.encoders.Hex;

public class SM3DigestExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 待签名的数据
        byte[] data = "Hello, World!".getBytes();
        // 创建摘要计算实例
        SM3Digest digest = new SM3Digest();
        // 输入待签名的数据
        digest.update(data, 0, data.length);
        // 计算摘要结果
        byte[] result = new byte[digest.getDigestSize()];
        digest.doFinal(result, 0);
        // 输出摘要结果
        System.out.println("摘要结果：" + Hex.toHexString(result));
    }
}

4. 对摘要结果进行签名

在生成密钥对和计算摘要结果后，我们可以对摘要结果进行签名。在 Java 中，可以使用 Bouncy Castle 提供的库来实现 SM2 数字签名。

下面是对摘要结果进行签名的代码示例：

import org.bouncycastle.crypto.AsymmetricCipherKeyPair;
import org.bounc