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1. 简介

国密算法之一，哈希算法的一种，也是密码杂凑算法。可以将不定长的输入消息message，经过SM3算法计算后输出为32B固定长度的哈希值（hash value）。哈希算法的实质是单向散列函数（one-way hash function），其特点是，输入数据有1bit的改变都有很大概率会产生不同的散列值，因而很多场景中会使用散列值来验证输入消息的完整性。

2. 应用场景

哈希算法的应用场景很多，可以用在国密SM2签名验签过程中的hash计算，可以用于HMAC消息认证码生成过程，可以用以证明输入的消息是否被篡改过（比如说可以验证网站下载的软件是否被修改过），还可以作为伪随机数使用。

3. 算法步骤

3.1    简述
对长度为L(L< 2^64) 比特的消息m， SM3杂凑算法经过填充和迭代压缩，生成杂凑值，杂凑值长度为256比特。
3.2    填充
先对L长度的消息最后面填充1，再在后面填充k（=448-1-L）个0，再在0后面填充64位比特串，这个比特串是L的二进制数。所以填充之后的值，是一个512（L + 1 + 448 – 1 – L + 64）长度的比特串。
比如，对消息01100001 01100010 01100011，其长度L=24，经填充得到比特串：01100001 01100010 01100011 1 00 · · · 00（423=448-1-24个0）00…0001 1000（64个）
3.3    迭代压缩
将填充后的消息m′按512比特进行分组：（打上标不好打，直接截图了，以下涉及到上标的都截图吧..）
其中n=(l+k+65)/512。比如上面的k=423，l = 24，所以n=1。
对m′按下列方式迭代：
FOR i=0 TO n-1

ENDFOR
其中CF是压缩函数，为256比特初始值IV，为填充后的消息分组，迭代压缩的结果 ，其中IV= 7380166f 4914b2b9 172442d7 da8a0600 a96f30bc 163138aa e38dee4d b0fb0e4e。
消息分组后的每组（512B）都要走一下CF压缩函数。这个压缩函数是怎么计算的呢？

3.4 压缩函数CF

      令A,B,C,D,E,F,G,H为字寄存器（每个为4B，是已知的），SS1, SS2, TT1, TT2为中间变量，压缩函数。计算过程描述如下：

压缩之后的数据就成了32B的数据了，即。中间有个参数是需要另外一个步骤：消息扩展得到的。

3.5 消息扩展

3.6 哈希值

至此哈希值可通过上述步骤得到。需要注意的一点是，根据步骤ABCDEFGH初始值就是IV。还有迭代压缩中涉及到的布尔函数和置换函数以及常量Tj如下：

4. Openssl 代码实现（可提取SM3算法接口）

sm3的openssl源码在demo目录可以提取：

同时在digest文件夹下面可以单独编译测试demo文件，非常方便。

虽然test case：EVP_MD_demo中使用的实例是SHA3-512，但是，也可以换成sm3。因为至少是可支持以下这些digest的：

5. openssl 命令行实现

6. openssl上sm3的性能

openssl speed -evp sm3 -bytes 1000000000测试了1G数据sm3在CPU上的性能

自研硬件的性能大概在1.853GB/s（应该能更高些）

7. 关键参数和边界条件

唯一的输入是消息message，消息长度的上限是2^64，所以测试的长度范围为小于 2^64，包括0长度：