Java SM2签名

简介

在密码学领域，数字签名是一种用于验证数据的完整性和身份的技术。SM2是中国国家密码管理局发布的一种椭圆曲线公钥密码算法，适用于数字签名、密钥交换和加密等场景。在本文中，我们将介绍如何使用Java实现SM2签名算法。

SM2算法概述

SM2算法是基于椭圆曲线密码学的一种公钥密码算法，其安全性和效率都得到了广泛认可。SM2使用的椭圆曲线方程为 y^2 = x^3 + ax + b，其中a和b是曲线参数。SM2签名算法的基本流程如下：

  1. 生成密钥对：使用SM2算法生成签名者的公钥和私钥。
  2. 签名：将待签名的数据与私钥进行运算，生成数字签名。
  3. 验证：将待验证的数据、签名者的公钥和数字签名进行运算，验证签名的有效性。

代码示例

下面是使用Java实现SM2签名算法的代码示例：

import org.bouncycastle.crypto.AsymmetricCipherKeyPair;
import org.bouncycastle.crypto.InvalidCipherTextException;
import org.bouncycastle.crypto.agreement.ECDHBasicAgreement;
import org.bouncycastle.crypto.digests.SM3Digest;
import org.bouncycastle.crypto.ec.CustomNamedCurves;
import org.bouncycastle.crypto.params.ECDomainParameters;
import org.bouncycastle.crypto.params.ECKeyGenerationParameters;
import org.bouncycastle.crypto.params.ECPrivateKeyParameters;
import org.bouncycastle.crypto.params.ECPublicKeyParameters;
import org.bouncycastle.crypto.signers.SM2Signer;
import org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider;

import java.security.Security;
import java.util.Base64;

public class SM2SignatureExample {
    public static void main(String[] args) throws InvalidCipherTextException {
        // 添加BouncyCastle作为安全提供者
        Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());

        // 定义SM2的曲线参数
        ECDomainParameters ecParams = CustomNamedCurves.getByName("sm2p256v1");

        // 生成密钥对
        ECKeyGenerationParameters keyGenParams = new ECKeyGenerationParameters(ecParams, null);
        AsymmetricCipherKeyPair keyPair = new ECKeyPairGenerator().generateKeyPair();

        // 获取公钥和私钥
        ECPrivateKeyParameters privateKey = (ECPrivateKeyParameters) keyPair.getPrivate();
        ECPublicKeyParameters publicKey = (ECPublicKeyParameters) keyPair.getPublic();

        // 待签名的数据
        byte[] message = "Hello, SM2!".getBytes();

        // 签名
        SM2Signer signer = new SM2Signer();
        signer.init(true, privateKey);
        signer.update(message, 0, message.length);
        byte[] signature = signer.generateSignature();

        // 验证签名
        signer.init(false, publicKey);
        signer.update(message, 0, message.length);
        boolean isValid = signer.verifySignature(signature);

        // 打印签名结果
        System.out.println("Signature: " + Base64.getEncoder().encodeToString(signature));
        System.out.println("Verification: " + isValid);
    }
}

上述代码使用了BouncyCastle提供的SM2签名算法实现。首先，我们添加了BouncyCastle作为安全提供者。然后，定义了SM2的曲线参数，使用曲线参数生成了签名者的密钥对。接下来，我们对待签名的数据进行签名操作，并验证签名的有效性。

序列图

下面是使用Mermaid语法绘制的SM2签名流程的序列图：

sequenceDiagram
    participant A as 签名者
    participant B as 验证者

    A->>B: 生成密钥对
    B->>A: 获取公钥和私钥

    A->>B: 签名
    B->>A: 验证签名

上述序列图描述了SM2签名的基本流程，包括密钥对的生成、签名操作和验证操作。

甘特图

下面是使用Mermaid语法绘制的SM2签名流程的甘特图：

gantt
    dateFormat  YYYY-MM-DD
    title SM2签名流程

    section 生成密钥对