Chinese National Cryptography (国密) C Library — 国密加密算法全套实现
simple_gmsm 是一个纯 C11 实现的国密密码算法库，无任何外部依赖。涵盖所有主要国密 算法及 TLCP 国密传输层协议，适用于嵌入式系统、IoT 设备及对依赖要求严格的应用场景。
A pure C11 implementation of China's national cryptographic standards (GM/SM), with zero external dependencies. Covers all major GM algorithms and the TLCP transport layer protocol.
| 算法 | 标准 | 说明 |
|---|---|---|
| SM2 | GB/T 32918 | 椭圆曲线公钥密码：签名/验签、加密/解密、密钥交换 |
| SM3 | GB/T 32905 | 密码杂凑算法（256-bit 哈希） |
| SM4 | GB/T 32907 | 分组密码（128-bit 分组）：ECB / CBC / CTR / GCM 模式 |
| SM9 | GB/T 38635 | 标识密码：签名/验签、加密/解密、密钥封装 |
| ZUC | GM/T 0001 | 流密码：EEA3 加密、EIA3 完整性 |
| HMAC-SM3 | RFC 2104 + SM3 | 基于 SM3 的消息认证码 |
| TLCP | GB/T 38636-2020 | 国密传输层协议（双证书体系） |
- C11 兼容编译器（GCC ≥ 4.9, Clang ≥ 3.5）
- GNU Make
- Doxygen（可选，用于生成文档）
# 构建静态库(.a) 和动态库(.so)
make libsimple_gmsm
# 运行所有单元测试 (61 个测试用例)
make test
# 运行 bigint 基准
make bench-bigint
# 运行 SM2 基准
make bench-sm2
# 运行并保存一份带时间戳的 bigint 基准结果
make bench-bigint-save
# 运行并保存一份带时间戳的 SM2 基准结果
make bench-sm2-save
# 编译示例程序
make examples
# 生成 Doxygen 文档
make doxy
# 清理构建产物
make clean# 编译并链接静态库
cc -O2 -I./include -o myapp myapp.c target/libsimple_gmsm.a -lm
# 或链接动态库
cc -O2 -I./include -o myapp myapp.c -L./target -lsimple_gmsm -lm#include "simple_gmsm/sm3.h"
unsigned char hash[32];
sm3((const unsigned char *)"hello", 5, hash);
// 流式哈希
sm3_context_t ctx;
sm3_init(&ctx);
sm3_update(&ctx, data1, len1);
sm3_update(&ctx, data2, len2);
sm3_finish(&ctx, hash);#include "simple_gmsm/sm4.h"
// ECB 单块
SM4_KEY ks;
sm4_set_key(key, &ks);
sm4_encrypt(plain, cipher, &ks);
sm4_decrypt(cipher, plain, &ks);
// CBC 模式 (含 PKCS#7 填充)
sm4_cbc_encrypt(key, iv, plain, plen, cipher, &clen);
sm4_cbc_decrypt(key, iv, cipher, clen, plain, &plen);
// GCM 认证加密
sm4_gcm_encrypt(key, iv, ivlen, aad, aadlen, plain, plen, cipher, tag);
sm4_gcm_decrypt(key, iv, ivlen, aad, aadlen, cipher, clen, plain, tag);#include "simple_gmsm/slow_dirty_bigint.h"
#include "simple_gmsm/sm2.h"
big_prepare();
sm2_init();
// 密钥生成
big_t d, px, py;
big_init(&d); big_init(&px); big_init(&py);
sm2_gen_key(&d, &px, &py);
// 签名
unsigned char za[32], sig[64];
sm2_za(za, id, idlen, &px, &py);
sm2_sign_generate(sig, msg, msglen, za, &d);
sm2_sign_verify(sig, msg, msglen, za, &px, &py);
// 加密
sm2_encrypt(cipher, clen, plain, plen, &px, &py);
sm2_decrypt(plain, plen, cipher, clen, &d);
sm2_destroy();#include "simple_gmsm/slow_dirty_bigint.h"
#include "simple_gmsm/sm9.h"
big_prepare();
sm9_init();
// 生成主密钥 & 用户密钥
sm9_enc_master_key_t mk;
sm9_enc_master_keygen(&mk);
sm9_enc_user_key_t uk;
sm9_enc_user_key_extract(&uk, &mk, id, idlen);
// 加密/解密
sm9_encrypt(ct, sizeof(ct), &ctlen, msg, msglen, id, idlen, &mk);
sm9_decrypt(pt, sizeof(pt), &ptlen, ct, ctlen, id, idlen, &uk);
sm9_destroy();#include "simple_gmsm/hmac_sm3.h"
unsigned char mac[32];
hmac_sm3(key, keylen, msg, msglen, mac);#include "simple_gmsm/zuc.h"
// 密钥流生成
zuc_state_t state;
zuc_init(&state, key, iv);
uint32_t word = zuc_generate(&state);
// EEA3 加解密
zuc_eea3(key, count, bearer, direction, plain, cipher, bitlen);💡 完整可运行的示例见
examples/目录，使用make examples编译。
项目内置了 bigint 和 SM2 微基准，便于持续观察底层大数和椭圆曲线热点操作的变化：
# 当前版本直接跑一遍
make bench-bigint
make bench-sm2
# 保存带时间戳的结果到 target/benchmarks/results/
make bench-bigint-save
make bench-sm2-savebench-bigint-save 和 bench-sm2-save 会分别生成对应的 *-latest.txt 与带 UTC 时间戳的历史结果，方便你在本地长期积累数据，后续可以直接对比 ns_per_op 指标。
| 头文件 | 说明 |
|---|---|
| [simple_gmsm/sm2.h](@ref sm2.h) | SM2 椭圆曲线：签名/加密/密钥交换 |
| [simple_gmsm/sm3.h](@ref sm3.h) | SM3 密码杂凑算法 |
| [simple_gmsm/sm4.h](@ref sm4.h) | SM4 分组密码（ECB/CBC/CTR/GCM） |
| [simple_gmsm/sm9.h](@ref sm9.h) | SM9 标识密码 |
| [simple_gmsm/zuc.h](@ref zuc.h) | ZUC 流密码（EEA3/EIA3） |
| [simple_gmsm/hmac_sm3.h](@ref hmac_sm3.h) | HMAC-SM3 消息认证码 |
| [simple_gmsm/tlcp.h](@ref tlcp.h) | TLCP 国密传输层协议 |
| [simple_gmsm/big.h](@ref big.h) | 大整数运算接口 |
TLCP (GB/T 38636-2020) 实现支持：
- 双证书体系：签名证书 + 加密证书
- 密码套件：
ECC_SM4_CBC_SM3(0xe013)ECC_SM4_GCM_SM3(0xe053)ECDHE_SM4_CBC_SM3(0xe011)ECDHE_SM4_GCM_SM3(0xe051)
- 完整协议栈：握手、记录层、PRF、Alert、应用数据
- 基于文件描述符的 I/O 抽象
simple_gmsm/
├── include/simple_gmsm/ # 公共头文件
│ ├── sm2.h, sm3.h, sm4.h, sm9.h, zuc.h
│ ├── hmac_sm3.h, tlcp.h
│ ├── big.h, common.h, slow_dirty_bigint.h
├── *.c # 算法及协议实现
├── examples/ # 示例程序
│ ├── example_sm3.c # SM3 哈希示例
│ ├── example_sm4.c # SM4 加密示例 (ECB/CBC/GCM)
│ ├── example_sm2.c # SM2 签名/加密示例
│ ├── example_sm9.c # SM9 标识加密示例
│ ├── example_hmac_sm3.c # HMAC-SM3 示例
│ └── example_zuc.c # ZUC 流密码示例
├── tests/ # 单元测试 (56 test cases)
├── doxy/ # Doxygen 样式文件
├── Doxyfile # Doxygen 配置
├── Makefile # 构建系统
└── target/ # 构建输出目录
├── libsimple_gmsm.a # 静态库
├── libsimple_gmsm.so # 动态库
├── examples/ # 编译后的示例
└── doc/ # 生成的文档
本库实现遵循以下国家标准：
- GB/T 32918 — SM2 椭圆曲线公钥密码算法
- GB/T 32905 — SM3 密码杂凑算法
- GB/T 32907 — SM4 分组密码算法
- GB/T 38635 — SM9 标识密码算法
- GM/T 0001 — ZUC 流密码算法
- GB/T 38636-2020 — 信息安全技术 传输层密码协议 (TLCP)
- 大整数后端 (
slow_dirty_bigint) 功能正确但速度较慢，SM9 操作可能耗时较长 - 本库面向学习和原型验证，生产环境请评估性能需求
- 所有测试使用国标文档中的标准测试向量
详见 LICENSE 文件。