sm-crypto-v3

国密算法 sm2、sm3 和 sm4 的 JavaScript 实现。

参数支持 TypedArray，导出 esm/cjs。

特性

• ⚡ 基于 noble-curves Abstract API 重构 SM2，性能提升近4倍。详见 noble-curves 文档
• 📘 使用 TypeScript 实现，提供全面的类型支持
• 🔄 移除原有 jsbn 依赖，改用原生 BigInt
• ✔️ 通过全部历史单元测试，包括 SM2、SM3 和 SM4
• 🎲 自动选择最优的安全随机数实现，避免使用 Math.random() 和 Date.now() 进行模拟
• 📚 同时导出 ES Module 和 CommonJS 两种格式，可按需使用
• 🔑 提供 SM2 密钥交换 API
• 🎒 未压缩大小 34kb，压缩后 17kb

安装

npm install --save sm-crypto-v3

sm2

获取密钥对

import { sm2 } from 'sm-crypto-v3'

let keypair = sm2.generateKeyPairHex()

publicKey = keypair.publicKey // 公钥
privateKey = keypair.privateKey // 私钥

// 默认生成公钥 130 位太长，可以压缩公钥到 66 位
const compressedPublicKey = sm2.compressPublicKeyHex(publicKey) // compressedPublicKey 和 publicKey 等价
sm2.comparePublicKeyHex(publicKey, compressedPublicKey) // 判断公钥是否等价

// 自定义随机数，参数会直接透传给 BigInt 构造器
// 注意：开发者使用自定义随机数，需要自行确保传入的随机数符合密码学安全
let keypair2 = sm2.generateKeyPairHex('123123123123123')

// 初始化随机数池，在某些场景下可能会用到
await sm2.initRNGPool()

let verifyResult = sm2.verifyPublicKey(publicKey) // 验证公钥
verifyResult = sm2.verifyPublicKey(compressedPublicKey) // 验证公钥

加密解密

import { sm2 } from 'sm-crypto-v3'
const cipherMode = 1 // 1 - C1C3C2，0 - C1C2C3，默认为1
// 支持使用 asn1 对加密结果进行编码，在 options 参数中传入 { asn1: true } 即可，默认不开启
let encryptData = sm2.doEncrypt(msgString, publicKey, cipherMode, { asn1: false }) // 加密结果

// 支持使用 asn1 对密文进行解码再解密，在 options 参数中传入 { asn1: true } 即可，默认不开启
let decryptData = sm2.doDecrypt(encryptData, privateKey, cipherMode, { asn1: false }) // 解密结果

encryptData = sm2.doEncrypt(msgArray, publicKey, cipherMode) // 加密结果，输入数组
decryptData = sm2.doDecrypt(encryptData, privateKey, cipherMode, {output: 'array'}) // 解密结果，输出数组

签名验签

ps：理论上来说，只做纯签名是最快的。

import { sm2 } from 'sm-crypto-v3'
// 纯签名 + 生成椭圆曲线点
let sigValueHex = sm2.doSignature(msg, privateKey) // 签名
let verifyResult = sm2.doVerifySignature(msg, sigValueHex, publicKey) // 验签结果

// 纯签名
let sigValueHex2 = sm2.doSignature(msg, privateKey, {
    pointPool: [sm2.getPoint(), sm2.getPoint(), sm2.getPoint(), sm2.getPoint()], // 传入事先已生成好的椭圆曲线点，可加快签名速度
}) // 签名
let verifyResult2 = sm2.doVerifySignature(msg, sigValueHex2, publicKey) // 验签结果

// 纯签名 + 生成椭圆曲线点 + der编解码
let sigValueHex3 = sm2.doSignature(msg, privateKey, {
    der: true,
}) // 签名
let verifyResult3 = sm2.doVerifySignature(msg, sigValueHex3, publicKey, {
    der: true,
}) // 验签结果

// 纯签名 + 生成椭圆曲线点 + sm3杂凑
let sigValueHex4 = sm2.doSignature(msg, privateKey, {
    hash: true,
}) // 签名
let verifyResult4 = sm2.doVerifySignature(msg, sigValueHex4, publicKey, {
    hash: true,
}) // 验签结果

// 纯签名 + 生成椭圆曲线点 + sm3杂凑（不做公钥推导）
let sigValueHex5 = sm2.doSignature(msg, privateKey, {
    hash: true,
    publicKey, // 传入公钥的话，可以去掉sm3杂凑中推导公钥的过程，速度会比纯签名 + 生成椭圆曲线点 + sm3杂凑快
})
let verifyResult5 = sm2.doVerifySignature(msg, sigValueHex5, publicKey, {
    hash: true,
    publicKey,
})

// 纯签名 + 生成椭圆曲线点 + sm3杂凑 + 不做公钥推 + 添加 userId（长度小于 8192）
// 默认 userId 值为 1234567812345678
let sigValueHex6 = sm2.doSignature(msgString, privateKey, {
    hash: true,
    publicKey,
    userId: 'testUserId',
})
let verifyResult6 = sm2.doVerifySignature(msgString, sigValueHex6, publicKey, {
    hash: true,
    userId: 'testUserId',
})

获取椭圆曲线点

import { sm2 } from 'sm-crypto-v3'
let point = sm2.getPoint() // 获取一个椭圆曲线点，可在sm2签名时传入

预计算公钥

import { sm2 } from 'sm-crypto-v3'
let keypair = sm2.generateKeyPairHex()

const precomputedPublicKey = sm2.precomputePublicKey(keypair.publicKey)
// 加密和验签可以传入预计算后的点
let encryptData = sm2.doEncrypt(msgString, precomputedPublicKey, cipherMode) // 加密结果
let verifyResult4 = sm2.doVerifySignature(msg, sigValueHex4, precomputedPublicKey, {
    hash: true,
}) // 验签结果

sm3

import { sm3 } from 'sm-crypto-v3'
let hashData = sm3('abc') // 杂凑

// hmac
hashData = sm3('abc', {
    key: 'daac25c1512fe50f79b0e4526b93f5c0e1460cef40b6dd44af13caec62e8c60e0d885f3c6d6fb51e530889e6fd4ac743a6d332e68a0f2a3923f42585dceb93e9', // 要求为 16 进制串或字节数组
})

支持大文件分片处理

import { SM3, bytesToHex } from 'sm-crypto-v3'
import { join } from "node:path";
import { createReadStream } from "node:fs";
async function test(){
  const sm3 = new SM3();
  let result;
  await new Promise<void>((resolve) => {
    const readStream = createReadStream(
      join(__dirname, "./test.txt"),
      {
        highWaterMark: 16 * 1024
      }
    );
    readStream.on("data", (chunk) => {
      sm3.update(chunk);
    });
    readStream.on("end", () => {
      result = sm3.digest();
      resolve();
    });
  });
  console.log(bytesToHex(result));
}

sm4

加密

import { sm4 } from 'sm-crypto-v3'
const msg = 'hello world! 我是 juneandgreen.' // 可以为 utf8 串或字节数组
const key = '0123456789abcdeffedcba9876543210' // 可以为 16 进制串或字节数组，要求为 128 比特

let encryptData = sm4.encrypt(msg, key) // 加密，默认输出 16 进制字符串，默认使用 pkcs#7 填充（传 pkcs#5 也会走 pkcs#7 填充）
let encryptData = sm4.encrypt(msg, key, {padding: 'none'}) // 加密，不使用 padding
let encryptData = sm4.encrypt(msg, key, {padding: 'none', output: 'array'}) // 加密，不使用 padding，输出为字节数组
let encryptData = sm4.encrypt(msg, key, {mode: 'cbc', iv: 'fedcba98765432100123456789abcdef'}) // 加密，cbc 模式

解密

import { sm4 } from 'sm-crypto-v3'
const encryptData = '0e395deb10f6e8a17e17823e1fd9bd98a1bff1df508b5b8a1efb79ec633d1bb129432ac1b74972dbe97bab04f024e89c' // 可以为 16 进制串或字节数组
const key = '0123456789abcdeffedcba9876543210' // 可以为 16 进制串或字节数组，要求为 128 比特

let decryptData = sm4.decrypt(encryptData, key) // 解密，默认输出 utf8 字符串，默认使用 pkcs#7 填充（传 pkcs#5 也会走 pkcs#7 填充）
let decryptData = sm4.decrypt(encryptData, key, {padding: 'none'}) // 解密，不使用 padding
let decryptData = sm4.decrypt(encryptData, key, {padding: 'none', output: 'array'}) // 解密，不使用 padding，输出为字节数组
let decryptData = sm4.decrypt(encryptData, key, {mode: 'cbc', iv: 'fedcba98765432100123456789abcdef'}) // 解密，cbc 模式

密钥交换

import { sm2 } from 'sm-crypto-v3'

const keyPairA = sm2.generateKeyPairHex() // A 的秘钥对
const keyPairB = sm2.generateKeyPairHex() // B 的秘钥对
const ephemeralKeypairA = sm2.generateKeyPairHex() // A 的临时秘钥对
const ephemeralKeypairB = sm2.generateKeyPairHex() // B 的临时秘钥对

// 无身份的密钥交换
// A 所需参数：A 的秘钥对，A 的临时秘钥对，B 的公钥，B 的临时秘钥公钥，长度，是否为接收方（默认为 false）
const sharedKeyFromA = sm2.calculateSharedKey(keyPairA, ephemeralKeypairA, keyPairB.publicKey, ephemeralKeypairB.publicKey, 233)
// B 所需参数：B 的秘钥对，B 的临时秘钥对，A 的公钥，A 的临时秘钥公钥，长度，是否为接收方（默认为 false）
const sharedKeyFromB = sm2.calculateSharedKey(keyPairB, ephemeralKeypairB, keyPairA.publicKey, ephemeralKeypairA.publicKey, 233, true)

// 带身份的密钥交换
// A 所需参数：A 的秘钥对，A 的临时秘钥对，B 的公钥，B 的临时秘钥公钥，长度，是否为接收方（默认为 false），A 的身份，B 的身份
const sharedKeyFromA = sm2.calculateSharedKey(keyPairA, ephemeralKeypairA, keyPairB.publicKey, ephemeralKeypairB.publicKey, 233, false, '[email protected]', '[email protected]')
// B 所需参数：B 的秘钥对，B 的临时秘钥对，A 的公钥，A 的临时秘钥公钥，长度，是否为接收方（默认为 false），B 的身份，A 的身份
const sharedKeyFromB = sm2.calculateSharedKey(keyPairB, ephemeralKeypairB, keyPairA.publicKey, ephemeralKeypairA.publicKey, 233, true, '[email protected]', '[email protected]')

// expect(sharedKeyFromA).toEqual(sharedKeyFromB) => true

其他实现

• 原 js 版本：https://github.com/JuneAndGreen/sm-crypto
• 原 ts 版本：https://github.com/Cubelrti/sm-crypto-v2
• 小程序移植版：https://github.com/wechat-miniprogram/sm-crypto
• java 实现（感谢 @antherd 提供）：https://github.com/antherd/sm-crypto
• dart 实现（感谢 @luckykellan 提供）：https://github.com/luckykellan/dart_sm

性能

CPU: Apple M2

| Operation | sm-crypto | sm-crypto-v3 | Difference (in times) | |--------------------|--------------|--------------|-----------------------| | sm2 generateKeyPair| 148 ops/sec | 3,452 ops/sec| 23.3x | | sm2 encrypt | 76 ops/sec | 304 ops/sec | 4x | | sm2 sign | 150 ops/sec | 3,829 ops/sec| 25.5x | | sm2 verify | 76 ops/sec | 306 ops/sec | 4x | | sm3 hash | 322 ops/sec | 519 ops/sec | 1.6x | | sm3 hmac | 244 ops/sec | 518 ops/sec | 2.1x | | sm4 encrypt | 102,009 ops/sec | 102,124 ops/sec | 1x | | sm4 decrypt | 143,430 ops/sec | 237,247 ops/sec | 1.7x |

内存：

| Metric | sm-crypto | sm-crypto-v3 | Difference | |--------------------|--------------|--------------|-----------------------| | RAM (rss) | 57.9mb | 57.7mb | -0.2mb | | RAM (heap) | 16.6mb | 16.6mb | 0mb | | RAM (used) | 10.4mb | 10.5mb | +0.1mb | | RAM (end - start) | 83.1mb | 71.8mb | -11.3mb |

协议

MIT