商密算法性能优化研究与实践

本文针对 SM2、SM3 和 SM4 商密算法的高性能优化展开研究。通过分析椭圆曲线密码算法（SM2）、杂凑函数密码算法（SM3）和分组密码算法（SM4）的特点及优化方法，提出了一系列性能提升技术。具体而言，在 SM2 算法中优化了点加与倍点运算、点乘运算及素域大整数运算；在 SM3 算法中优化了消息拓展与压缩函数及 SIMD 并行指令；在 SM4 算法中优化了查表技术及 SIMD 并行指令。通过仿真评估和对比分析，得出不同优化技术在不同场景下的性能提升效果，并提出了相应的应用建议。
[注：此摘要为根据原文提取的内容进行总结，真实内容请参考原文]

摘 要：

内容目录：

1 商用密码算法简介

2 商密算法性能优化技术研究

2.1 SM2 算法性能优化

2.2 SM3 算法性能优化

2.3 SM4 算法性能优化

3 商密算法性能优化分析评估

3.1 SM2 算法性能优化分析评估

3.2 SM3 算法性能优化分析评估

3.3 SM4 算法性能优化分析评估

3.4 评估分析总结

4 商密算法性能优化应用实践

4.1 面向政务云的高速率 SM2 签名服务应用

4.2 基于高性能商密算法的隐私计算应用

5 结 语

网络空间安全的关键技术是密码学。我国据此将密码划分为核心密码体系、普通密码体系与商用密码体系三类。商用密码主要用于保护非国家秘密信息，在政务 sector, 金融, 能源, 交通, 水利, 通信等领域得到广泛应用，并延伸至大众消费领域；其重要性体现在保障关键信息基础设施安全的同时也维系着社会的稳定运行及经济的持续发展。

我国始终将商用密码发展作为国家信息安全战略的重要组成部分，并制定了涵盖多项商用密码算法的规范体系。在推动过程中，我们采取标准化引导、顶层级推广应用等方式实现全方位覆盖。其中一项关键工作是提高计算效率已成为保障国家信息安全的重要基础性支撑技术。

本研究关注的是商用密码算法在软件层面实现高性能的技术问题。从体系化技术分析的角度出发,深入探讨SM2、SM3及SM4等主流算法的高效实现路径,通过理论分析和仿真模拟两个维度,对不同优化方案的效果进行比较,在此基础上提出相应的优化策略建议。同时,并结合实际应用场景介绍其应用价值。

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商用密码算法简介

我国大力推动商用密码技术及其应用的发展，并已公布一系列商用密码算法：包括 SM1至 SM9系列以及 ZUC（祖冲之）算法等创新方案。其中的 SM2至 SM4 这三类密码作为 PKI体系中最常用且应用最广泛的商密方案，在当前信息安全领域发挥着关键作用；鉴于此本研究将重点深入探讨这三类方案的技术特性及其在实际应用中的表现

中国国家密码管理局发布了SM2、SM3、SM4三种算法，并且这些算法分别成为了密码行业标准、国家标准以及国际标准的重要组成部分。其中SM2算法是一种公钥密码技术方案，在其安全性上主要依赖于椭圆曲线离散对数问题这一数学难题作为支撑。该算法的核心功能体系主要包括数字签名技术、密钥协商协议以及公钥加密系统三个主要模块。在公共键基础设施（PKI）体系中，基于SM2的标准已经得到了广泛的实践应用与认可。而SM3作为一种新型的密码杂凑函数标准，在设计时特意规定了固定消息分组长度为512位以及摘要值长度为256位的要求；该标准不仅在数字签名技术方面发挥着关键作用，在密码协议设计与消息认证等方面也同样展现出强大的适应性和实用性。此外，在现代信息技术的发展背景下，基于SM4分组密码技术的方案已经逐渐渗透到数据保护的核心环节中；这种加密方案采用非平衡Feistel网络架构进行设计，在加密强度和密钥管理方面都实现了显著的技术突破；目前该技术已经在音视频数据加密、云存储安全防护以及敏感信息管理等领域取得了较为广泛的应用成果

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商密算法性能优化技术研究

本节围绕 SM2、SM3、SM4 算法特点，借鉴工业界与学术界的最新研究成果，并融合当前技术发展趋势，系统性地进行分类阐述研究商密算法的高性能软件实现技术。

2.1 SM2 算法性能优化

SM2是一种以椭圆曲线为基础的公钥加密方案，在其核心运算体系中包含了点加、二倍点及标量乘法运算等基本操作；同时涉及有限域内加减乘除等基础算术操作。这些基本操作构成了SM2算法的独特结构特征，在其架构设计中可将其划分为四个功能层级（如图1所示）。在现有技术研究中通常将注意力集中于椭圆曲线上点运算层面以及有限域内大数运算是两个主要研究方向；这两个领域均具有较高的计算规模且架构较为复杂；因此存在效率有待提升以及资源消耗较大的问题；为此学术界已进行了大量相关理论研究工作

图 1 SM2 算法层次结构

2.1.1 不同坐标系中点加与倍点运算

椭圆曲线上的点的坐标的表示方法主要采用仿射坐标系下的(x,y)形式和在射影坐标系中采用(x:y:z)齐次形式来描述这些点的位置信息。其中，在仿射参数化下通过非齐次坐标的组合来表示有限远点，在齐次参数化下通过归一化的比例关系来表征无穷远点的位置信息。需要注意的是，在实际应用中为了提高运算效率通常会将有限远点映照到非齐次参数化而将无穷远点映照到齐次参数化以简化运算过程，并通过相应的变换关系实现不同参数化之间的相互转换关系。

仿 射 坐 标 中 椭 圆 曲 线 的 表 示 方 程 公 式 为：

该群中点的表示方法为 (x,y)。标准射影坐标 (x,y,z) 对应的仿射坐标为

将

的对应关系代入椭圆曲线

中可得标准射影坐标下的方程为：

Jacobian 加 重 射 影 坐 标 (x,y,z) 对应的仿射坐标为

将对应关系代入曲线

得到在 Jacobian加重射影坐标下的方程为

基于该坐标系中所述的标量加法与标量乘法（特别是当两个操作对象具有相同坐限时的标量加法），可以通过相应的坐标方程实现转换。

2.1.2 点乘运算

椭圆曲线上点乘运算定义为 R=kP（其中 k∈Z,P∈E(Fq)），即标量k与曲线上一点P进行操作得到的结果R。具体而言，则包括了一系列具有代表性的解决方案和优化策略。该运算是通过结合点加和倍点操作来实现的；其核心地位及其耗时性使得该运算在椭圆曲线密码系统中扮演着关键角色；其计算速度直接影响到椭圆曲线密码体制的整体效率；目前的研究工作主要围绕 k 的不同表示形式及预处理策略展开；具体而言，则包括了将k进行二进制或其他进制表示以及基于窗口技术等不同分解技术的研究方向；而针对P端的操作则多采用预存策略；即先对P进行倍加操作并存储对应的结果值；然后通过查表的方式快速获得当前所需的倍加结果；这种方法不仅能够有效提升计算效率；还能显著降低存储开销；这种思路在实际应用中得到了广泛验证并取得了良好的效果。

（1）二进制方法。二进制表示方法将 k 以二进制的形式展开为

通过展开后的二进制串使用霍纳法则计算 k。

非邻近型表示（Non-Adjacent Form, NAF）是一种用于代表整数k的有符号编码方式。对于整数k来说,其NAF表示为

且没有两个连续的数字

是非零的，

为 k 的展开序列。

（3）窗口方法。窗口方法的思想是一次扫描w 位（w 为窗口宽度），使点 P 一次完成

对的运算用于数据处理中，并通过空间优化提高计算效率。其中两种表现较为出色的滑动窗口算法。第一种采用固定长度的滑动窗口方案，在数据处理过程中将整数k通过二进制编码转换后按照预设的划分规则将其分解为多个二进制位

其中

该方案采用Booth编码方法对分组数据进行重新编码处理，在滑动窗口算法的基础上引入了参数w（记作w-NAF），其核心思想是将传统NAF中每两位只允许出现一个非零值的概念扩展至每位窗口内仅允许存在一个非零元素。在此基础上进一步优化了整数k的表示方式，在保证数值精度的同时显著降低了计算复杂度和资源消耗量

其中

非零时都是奇数，且

称为k 的 w-NAF 表示，记为

（4）双基链方法。基于Dimitrov提出的双基数系统，在该系统中将整数k以两个不同的基数表示，在O(logk/loglogk)的时间复杂度内实现一个数的表示。任意整数k均可表示为

定义整数k的双基链表示形式为D(k)，采用贪心算法可对整数k进行编码以获得其双基链形式。

2.1.3 素数域大整数运算

椭圆曲线上的点运算是不是归结为有限域上的算术运算？这种转换是否直接影响整数算法效率？有限域上的算术运算包括加法、减法、乘法以及模逆等基本操作。其中，域上的加法和减法在本质上与代数运算法则相同，只不过它们的结果需取模（即进行约简）。然而，在实际应用中发现这些操作（如约简、模乘、模逆）都非常复杂且耗时较长。因此，在本节中我们将重点研究这些方面的优化方法。

（1）缩减是有限域中的核心操作之一，在缩减方面的优化策略主要包括Barrett缩减、Montgomery缩减以及快速缩减三种方法。Barrett缩减算法是一种低代价的除法运算方式，并主要通过近似计算得出一个估计值

使得

假设n是一个极小值，则结果r得以通过少量减法运算获得。蒙哥马利约简是一种避免直接进行除法运算的技术，在这一过程中我们需要将变量X进行适当缩放以确保精度不受影响。
给定一个整数X后，在实施该算法时我们选择模数r作为2^n幂次方的形式从而简化了后续的操作步骤。

时右移n位通过移位操作实现取模运算。快速缩减的方法是当模数为素数时通过多次加法与减法操作替代除法以计算出取模的结果。

（2）模乘。本文称用于

称该运算是模乘运算，在公钥密码体系中占据重要地位；其计算效率对于提升整个公钥体系的整体性能至关重要。已有诸多学者致力于对其优化与改进；其中包括基于Barrett约减、KOA快速相乘以及Montgomery模块化相乘等主要方法。

（3）模逆。对于素数

如果存在

使得

则称

设a为模p下的可逆元素，则a在模p下的逆元记作a^{-1}。在有限域中进行逆元运算所需的计算时间较长。具体而言，在素域上求逆的方法主要包括以下几种：扩展欧几里得算法、基于二进制位操作的扩展欧几里得算法以及Lehmer扩展欧几里得算法等。这些算法均基于辗转相除法展开运算，在反演辗转相除过程中的商值来确定最大公约数d = \gcd(a, p)。一旦确定d=1（即a与p互质），则可通过上述过程反演得到整数s和t满足：

sa + tp = 1

若

等式两边同时模 p 可得

则 s 则被视为 a 模 p 的逆元素。通过移位操作可以实现整数除法，在此基础上衍生出基于二进制的扩展欧几里得算法。在应用欧几里得算法求逆时需要反复执行大整数除法运算以获得商值；这些运算通常耗费大量计算资源。因此，在实际应用中若仅利用参与运算的部分高位数值来确定商值，则可显著提升计算效率。Lehmer 扩展了这一方法论的核心思想：采用较小规模的小端点代替较大规模的大端点数值进行处理。

2.2 SM3 算法性能优化

如图 2 所示，SM3 杂凑算法采用 M-D 结构的构造方式，对长度为

消息 m 经过填充分组数据、对消息进行扩展处理以及多次压缩处理后得到一个256比特的杂凑值。

图 2 SM3 M-D 结构

文献 [13] 采用Intel VTune Amplifier XE对SM3算法在普通实现下的关键性能指标进行了深入分析。结果显示，在该算法的执行过程中有两个主要的操作类型所消耗的时间最为显著：压缩函数与消息拓展操作。其中压缩函数与消息拓展操作分别占据了总运行时间约65.9%和24.3%，由此可知，在提高SM3算法的整体效率方面这两个关键组件的影响直接且十分显著。由此可见，在提高SM3算法效率方面直接影响提高SM3算法性能的关键措施包括优化这两个核心组件的操作效率以及相关的数据处理流程。伴随硬件技术的进步，当前主流的处理器架构如X86和ARM系列都已经集成了一些高效的指令集技术，在这些核心操作中引入并行指令来优化整体性能是一个可行的方向。

2.2.1 消息拓展和压缩函数优化

在对SM3算法的性能进行优化时，主要从消息拓展与压缩函数两个方面进行改进。具体而言，则需从减少循环移位带来的赋值操作次数、精简中间变量生成流程以及优化常数存储策略等角度进行分析。其中，在完成消息拓展计算后立即将其结果传递至压缩函数模块中处理，在完成压缩运算的同时实现资源的有效共享与复用。该过程不仅能够显著缩短整体运算时间，在实际应用中还能够有效降低系统资源占用需求。具体而言，则需从减少循环移位带来的赋值操作次数、精简中间变量生成流程以及优化常数存储策略等角度进行分析。

2.2.2 SIMD 并行指令优化

本方案未对硬件加速指令进行考虑。实际上，SIMD 指令能够显著提升消息拓展部分功能模块的运行效率，并且图 3 非常详细地阐述了如何通过 SIMD 技术来优化 SM3 的性能。

图 3 SIMD 优化的 SM3

每一个

是 32 bit 的字，4 个

SIMD寄存器能够容纳一个数据块。在图3中右侧部分展示了如何将消息加载到SIMD寄存器并进行扩展。对比左侧的单次计算效率，则左侧仅需一次操作便能完成一个完整字节的处理。

相比，右侧一次可以计算出 3 个字

之所以不是一次计算出 4 个字

是因为计算需要用到

（灰色部分），但

是扩展出来的，也就是说，需要

的时候

还不存在。在具体的实现中，可以先等

计算完成，再用图 3 左侧的方法计算

2.3 SM4 算法性能优化

SM4 属于现代分组加密技术的一种重要算法，在数据安全领域具有广泛的应用价值。该算法采用 128-bit 的密钥长度设计，并通过密钥扩展机制生成 32 组独立的 32-bit 轮 keys。加密与解密过程均基于轮函数 F 进行迭代处理，并包含一系列复杂的比特操作和合成置换 T。其中耗时最长的是非线性变换 τ，其核心模块主要实现 S 盒查找表操作。目前针对 SM4 加密算法性能提升的研究多集中于 S-box 运算优化领域，包括直接查表优化、SIMD 技术改进等方法。

2.3.1 查表优化

查表应用是SM4算法优化中最先采用、应用最为广泛的手段之一。其基本思路在于最大限度地将密码算法轮函数中所需的变换操作预先计算成查找表（即通常所说的"大查找表"）。

2.3.2 SIMD 并行指令优化

分为细粒度与粗粒度两种形式的并行方式。因为SM4算法并不适合采用细粒度的并行策略，并因此选择了粗粒度的并行策略来实现SM4算法的功能。其中，
粗粒度指的是多个消息同时进行处理的方式，
而分组密码则通常是在某种工作模式下对大量数据进行加解密操作，
这些工作模式包括电子代码本模式（Electronic Codebook Mode, ECB）、计数器模式（Counter, CTR）、Galois计数器模式（Galois/Counter Mode, GCM）以及密码分组链接模式（Cipher Block Chaining, CBC），这些工作模式主要针对解密方向而言。
具体而言，在128 bit寄存器下的SIMD运算如下：

采用 1 到 4 个 128bit 的向量寄存器构建查找表；同时采用另一个 128bit 寄存器作为索引字段；用于存储查找结果的输出数据位

（2）SM4 并行查表：SM4的S盒总计占据256×8位空间，因此总共占用16个向量寄存器来存储查找表。每轮查询最多可动用4个向量寄存器参与查找过程，并经过4次这样的查找循环完成整个数据处理流程。

在单次 SM4 迭代循环中，在该轮查找表的数据均为 32 位精度的情况下，在处理时会尽量充分发 sticky out the potential of the 128-bit vector register by aggregating the four groups of messages' 32-bit data into a single vector register slot.

2.3.3 复合域及比特切片

相较于传统的查找表法而言，
该方法运用代数运算的方法进行计算，
计算过程相对简便。
S盒的运算由两个部分组成：
一个是线性仿射变换，
另一个是非线性的有限域求逆。
由于其易实现性使得，
主要的计算难点集中于

的求逆问题。根据有限域性质，通过同构变换，将

的有限域运算变到复合域

在实际流程中，在利用比特切片技术的前提下对待处理数据进行组织，并非直接采用S盒查找表而是引入仿射变换及有限域求逆运算以替代之。最终借助复合域技术实现了域运算复杂度的有效降低。

3

商密算法性能优化分析评估

在本节中,我们系统性地对前述商密算法的优化技术展开理论分析,并结合仿真模拟来验证其有效性.通过建立详细的对比模型和实验数据集,在此基础上进行系统性比较分析.最后从实践应用层面提出相应的优化建议.

3.1 SM2 算法性能优化分析评估

3.1.1 点加与倍点运算

点加与倍点是椭圆曲线的核心运算。在不同的坐标系下实现的方式各有不同，在实际应用中往往因为耗时较长而被排除在外。相比之下，在工程实践中更倾向于采用Jacobian加重射影坐标的运算方案。为了便于操作，在外部表示形式上统一采用仿射坐标，在内部处理过程中则会切换至Jacobian加重射影坐标的优化算法来进行计算

3.1.2 点乘运算

本文探讨了点乘运算二进制表示法、NAF展开式、窗内法以及双基链编码方案的相关特性及其应用现状。在二进制表示法中对非零位的汉明权重进行优化尝试效果不显著，在实际应用中计算效率受到影响。比较而言NAF展开法在计算效率上相较于滑动窗口算法存在劣势。双基链编码方案采用贪心策略导致汉明重量难以精确评估，在实际工程应用中其运行效率波动较大且稳定性不足因此应用范围受到限制。本节将深入探讨滑动窗口算法w-NAF及其与Booth编码相结合的方法对其性能进行系统性分析并评估其在不同应用场景下的适用性

采用SM2算法，在素数域长度为256位的情况下，在256位数据长度范围内比较了不同精度下基于w-NAF编码和Booth编码的两种椭圆曲线点乘算法的性能特征。在本节中，我们分别对比分析了固定型和半固定型椭圆曲线点乘运算的形式及其性能特征。结果可见于表1中，并且其中, PA表示椭圆曲线上的一次加法运算,PD表示椭圆曲线上的一次倍法运算,M表示椭圆曲线的一次乘法运算。

表 1 w-NAF 与 booth 编码的点乘性能分析

在定点数的点乘运算实现中，在采用预计算存储方式的情况下，在实现定点数的点乘运算时，在采用预计算存储方式的情况下，在定点数运算中使用预计算存储的方式能够有效提升性能。当采用相同位宽时，在定点数运算中使用Booth编码的方法相较于w-NAF方法具有更好的效率。然而，在w-NAF方法的应用中，在定点数运算中使用w-NAF编码的方法相较于Booth编码的方法具有较高的资源消耗；相比之下，在定点数运算中使用Booth编码的方法则具有较低资源消耗。仅从计算效率考虑时仅从计算效率考虑时仅从计算效率考虑时仅从计算效率考虑时仅从计算效率考虑时仅从计算效率考虑时仅从计算效率考虑时仅从计算效率考虑时仅从计算效率考虑时

对于动态设置的参数情况，在计算宽度设定为 5 时（即宽度为 5 的情形下），两种方法所消耗的资源达到最优水平。在资源消耗最优化的情况下（即最优资源消耗情况下），w-NAF基下的标量乘法运算效率略高于Booth编码策略。在SM2算法的设计方案中，默认策略下两种标量乘法方式被采用的比例相近（即两者被采用的比例大致相当）。通过综合评估SM2算法的设计方案，在标量乘法运算效率和安全性方面均占优的是采用Booth编码策略版本。

3.1.3 素数域大整数运算

在约简运算方面，Barrett 约简与 Montgomery 约简在性能上基本相当。快速约简算法完全避免除法运算，在性能方面无可匹敌；因此建议选用基于扩展欧几里得方法的Lehmer版本。对于模乘运算而言，则显示出蒙哥马利模乘算法具有显著优势：它不仅通过移位操作完全避免了除法运算（这正是其相较于Barret和KOA的优势所在），而且其效率明显高于其他同类方法；具体来说，在蒙哥马利体系下使用的内核是蒙哥马利约简算法；因此，在实际应用中二者可以很好地配合使用以提升效率。至于模逆计算，则主要涉及二进制欧几里得方法与Lehmer扩展欧几里得方法的对比分析：经过在Intel(R) Core(TM) i5-7500平台上进行32字节数据下的测试分析发现（如表2所示），后者在速度上是前者的4倍左右；因此建议选用基于扩展欧几里得方法的Lehmer版本

表 2 两种模逆算法性能测试结果

3.2 SM3 算法性能优化分析评估

本研究旨在评估2.2节所提出的两种SM3性能优化策略。其中，方案一基于C语言实现，并包含消息拓展功能模块以及消息压缩功能模块；而方案二采用汇编语言实现，在此基础上增加了消息拓展与压缩功能模块，并结合SSE指令序列实现了数据处理加速。对比实验选取了原始未优化算法作为基准基准组进行分析比较。实验结果表明：两种优化方法均能显著提升处理速度（约提高1倍），但具体表现存在差异：从兼容性角度来看, 方案一的表现更为稳定；而在特定硬件环境下, 方案二可能会因汇编指令的支持情况而出现性能波动, 同时SSE指令的应用会增加程序代码的复杂度, 因此可能导致整体效率下降幅度较大。基于实际应用场景需求, 推荐优先选择在兼容性较高的硬件平台上运行方案二；而对于那些对硬件环境有特殊需求的应用场景, 则更适合采用方案一以获得更好的性能表现

3.3 SM4 算法性能优化分析评估

本节系统探讨了三种SM4性能优化方案的具体实现方式及其优劣势对比关系。通过对查表优化（方案1）和SIMD指令并行化处理（方案2）两种主要方法展开深入分析，在未经任何额外改进的前提下以原始算法作为基准进行测试，并采用SM4 ECB模式作为实验基础。通过实验测定，在所有测试条件下本节所提出的方法均能显著提升系统运行效率：具体而言，在基准算法的基础上第一种方法使系统效率提升了约2.7倍，在第二种方法下则较基准算法效率提升了约5倍。相比之下，第二种方法在提升效果上略胜于第一种方法；然而需要注意的是这种方法具有较高的平台依赖性特征，在实际应用中可能需要结合特定硬件条件进行权衡考量。进一步优化则基于SIMD架构实现，在保证相同或更好的加速效果前提下可获得更高的计算效率收益；但这种方法同样存在一定的硬件平台限制因素需要考虑其适用性时需特别留意这些潜在的技术瓶颈问题。

3.4 评估分析总结

根据上述分析，在完成对商密算法性能优化方法的研究后，请总结其性能特点、适用场景并提出推荐指数建议（见表 3）。对于SM2、SM3、SM4等算法，在本文所总结的有效优化方法之间具有良好的兼容性，在实际应用中可实现性能上的叠加效果。其中部分优化技术与硬件平台高度相关（如CPU指令集支持情况、CPU位宽限制等），因此在具体方案实施时需结合具体的硬件资源情况来选择合适的组合方案，并进行合理筛选以满足实际需求的同时最大限度地提升性能水平。

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商密算法性能优化应用实践

伴随着"等保"评估、"密评"实施以及"国密改造"项目的推进过程,商用密码技术的应用呈现出一种广泛化的趋势,这一趋势使得越来越多的信息系统开始采用商用密码技术作为安全防护的核心手段。本文重点围绕云计算与隐私计算两个新兴领域展开探讨,并从技术创新的角度深入剖析高性能商业密钥算法的实际应用。

4.1 面向政务云的高速率 SM2 签名服务应用

政务云平台存储了海量的政务数据及应用，并满足了 bulk data processing, high-throughput operations, 和 unified identity authentication的需求。基于政务云平台构建密码资源库时, 我们采用了 cloud signature verification server 技术来实现高效SM2签名服务.为了应对系统的扩展性需求，在密码资源池中部署了高性能的 SM2 软算法到虚拟化服务器上，并同时提供了基于软算法的 SM2 签名服务.通过软硬件协同优化方案实现, 根据不同权限等级和应用场景动态配置密码运算功能以保证服务可用性.具体应用场景如图4所示.

表 3 商密算法性能优化评估总结

图 4 面向政务云的高速率 SM2 签名服务场景

4.2 基于高性能商密算法的隐私计算应用

隐私计算作为数据要素化发展的核心技术，在密码领域占据着关键地位。其涵盖大量对称加密、消息杂凑以及非对称运算等密码算法。通过引入高性能商密算法框架构建基础安全防护层，并据此设计符合国密标准的隐私计算协议体系。图5展示了融合高性能商密算法的场景架构，在该系统中采用三方协同计算模式下执行隐私计算协议时会分别应用优化后的SM4算法到混淆电路场景中、SM2椭圆曲线算法到PSI场景中以及SM3消息杂凑技术到特征工程相关协议中。这种国密体系改造不仅有效提升了系统性能水平还能促进各技术环节的有效融合与协同发展

图 5 基于高性能商密算法的隐私计算应用场景

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结 语

本文基于SM2、SM3、SM4算法展开深入研究，在系统层面进行分层次梳理和构建架构模型的基础上完成了对商密软算法性能提升的关键技术解析工作。通过理论推导与仿真实验相结合的方式对多种性能增强技术进行了详细分析并仿真评估其效果。在此基础上提出了相应的技术应用建议并以实践方式探索出其在实际场景中的具体运用途径为构建高效密码能力提供了可操作的技术参考路径。
下一步将在实际应用场景中结合不同平台环境特点深入细化各细分领域的最优算法设计策略从而进一步完善并支撑高效商密方案的实际落地实施工作。