294 lines
11 KiB
Python
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Python
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import binascii
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from random import choice
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from . import sm3, func
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from Cryptodome.Util.asn1 import DerSequence, DerInteger
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from binascii import unhexlify
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# 选择素域，设置椭圆曲线参数
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default_ecc_table = {
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'n': 'FFFFFFFEFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF7203DF6B21C6052B53BBF40939D54123',
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'p': 'FFFFFFFEFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF00000000FFFFFFFFFFFFFFFF',
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'g': '32c4ae2c1f1981195f9904466a39c9948fe30bbff2660be1715a4589334c74c7'
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'bc3736a2f4f6779c59bdcee36b692153d0a9877cc62a474002df32e52139f0a0',
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'a': 'FFFFFFFEFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF00000000FFFFFFFFFFFFFFFC',
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'b': '28E9FA9E9D9F5E344D5A9E4BCF6509A7F39789F515AB8F92DDBCBD414D940E93',
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}
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class CryptSM2(object):
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def __init__(self, private_key, public_key, ecc_table=default_ecc_table, mode=0, asn1=False):
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"""
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mode: 0-C1C2C3, 1-C1C3C2 (default is 1)
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"""
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self.private_key = private_key
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self.public_key = public_key.lstrip("04") if public_key.startswith("04") else public_key
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self.para_len = len(ecc_table['n'])
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self.ecc_a3 = (
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int(ecc_table['a'], base=16) + 3) % int(ecc_table['p'], base=16)
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self.ecc_table = ecc_table
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assert mode in (0, 1), 'mode must be one of (0, 1)'
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self.mode = mode
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self.asn1 = asn1
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def _kg(self, k, Point): # kP运算
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Point = '%s%s' % (Point, '1')
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mask_str = '8'
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for i in range(self.para_len - 1):
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mask_str += '0'
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mask = int(mask_str, 16)
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Temp = Point
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flag = False
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for n in range(self.para_len * 4):
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if (flag):
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Temp = self._double_point(Temp)
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if (k & mask) != 0:
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if (flag):
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Temp = self._add_point(Temp, Point)
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else:
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flag = True
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Temp = Point
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k = k << 1
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return self._convert_jacb_to_nor(Temp)
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def _double_point(self, Point): # 倍点
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l = len(Point)
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len_2 = 2 * self.para_len
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if l < self.para_len * 2:
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return None
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else:
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x1 = int(Point[0:self.para_len], 16)
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|||
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y1 = int(Point[self.para_len:len_2], 16)
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if l == len_2:
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z1 = 1
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else:
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z1 = int(Point[len_2:], 16)
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T6 = (z1 * z1) % int(self.ecc_table['p'], base=16)
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T2 = (y1 * y1) % int(self.ecc_table['p'], base=16)
|
|||
|
|
T3 = (x1 + T6) % int(self.ecc_table['p'], base=16)
|
|||
|
|
T4 = (x1 - T6) % int(self.ecc_table['p'], base=16)
|
|||
|
|
T1 = (T3 * T4) % int(self.ecc_table['p'], base=16)
|
|||
|
|
T3 = (y1 * z1) % int(self.ecc_table['p'], base=16)
|
|||
|
|
T4 = (T2 * 8) % int(self.ecc_table['p'], base=16)
|
|||
|
|
T5 = (x1 * T4) % int(self.ecc_table['p'], base=16)
|
|||
|
|
T1 = (T1 * 3) % int(self.ecc_table['p'], base=16)
|
|||
|
|
T6 = (T6 * T6) % int(self.ecc_table['p'], base=16)
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|||
|
|
T6 = (self.ecc_a3 * T6) % int(self.ecc_table['p'], base=16)
|
|||
|
|
T1 = (T1 + T6) % int(self.ecc_table['p'], base=16)
|
|||
|
|
z3 = (T3 + T3) % int(self.ecc_table['p'], base=16)
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|||
|
|
T3 = (T1 * T1) % int(self.ecc_table['p'], base=16)
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|||
|
|
T2 = (T2 * T4) % int(self.ecc_table['p'], base=16)
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|||
|
|
x3 = (T3 - T5) % int(self.ecc_table['p'], base=16)
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if (T5 % 2) == 1:
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T4 = (T5 + ((T5 + int(self.ecc_table['p'], base=16)) >> 1) - T3) % int(
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self.ecc_table['p'], base=16)
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|
else:
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T4 = (T5 + (T5 >> 1) - T3) % int(self.ecc_table['p'], base=16)
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|
T1 = (T1 * T4) % int(self.ecc_table['p'], base=16)
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y3 = (T1 - T2) % int(self.ecc_table['p'], base=16)
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|||
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form = '%%0%dx' % self.para_len
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form = form * 3
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return form % (x3, y3, z3)
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def _add_point(self, P1, P2): # 点加函数，P2点为仿射坐标即z=1，P1为Jacobian加重射影坐标
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len_2 = 2 * self.para_len
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l1 = len(P1)
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l2 = len(P2)
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|||
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if (l1 < len_2) or (l2 < len_2):
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|||
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return None
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|||
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|
else:
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|||
|
|
X1 = int(P1[0:self.para_len], 16)
|
|||
|
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Y1 = int(P1[self.para_len:len_2], 16)
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|
if (l1 == len_2):
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|||
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|
Z1 = 1
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|
else:
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|
Z1 = int(P1[len_2:], 16)
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|||
|
|
x2 = int(P2[0:self.para_len], 16)
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|||
|
|
y2 = int(P2[self.para_len:len_2], 16)
|
|||
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|
|||
|
|
T1 = (Z1 * Z1) % int(self.ecc_table['p'], base=16)
|
|||
|
|
T2 = (y2 * Z1) % int(self.ecc_table['p'], base=16)
|
|||
|
|
T3 = (x2 * T1) % int(self.ecc_table['p'], base=16)
|
|||
|
|
T1 = (T1 * T2) % int(self.ecc_table['p'], base=16)
|
|||
|
|
T2 = (T3 - X1) % int(self.ecc_table['p'], base=16)
|
|||
|
|
T3 = (T3 + X1) % int(self.ecc_table['p'], base=16)
|
|||
|
|
T4 = (T2 * T2) % int(self.ecc_table['p'], base=16)
|
|||
|
|
T1 = (T1 - Y1) % int(self.ecc_table['p'], base=16)
|
|||
|
|
Z3 = (Z1 * T2) % int(self.ecc_table['p'], base=16)
|
|||
|
|
T2 = (T2 * T4) % int(self.ecc_table['p'], base=16)
|
|||
|
|
T3 = (T3 * T4) % int(self.ecc_table['p'], base=16)
|
|||
|
|
T5 = (T1 * T1) % int(self.ecc_table['p'], base=16)
|
|||
|
|
T4 = (X1 * T4) % int(self.ecc_table['p'], base=16)
|
|||
|
|
X3 = (T5 - T3) % int(self.ecc_table['p'], base=16)
|
|||
|
|
T2 = (Y1 * T2) % int(self.ecc_table['p'], base=16)
|
|||
|
|
T3 = (T4 - X3) % int(self.ecc_table['p'], base=16)
|
|||
|
|
T1 = (T1 * T3) % int(self.ecc_table['p'], base=16)
|
|||
|
|
Y3 = (T1 - T2) % int(self.ecc_table['p'], base=16)
|
|||
|
|
|
|||
|
|
form = '%%0%dx' % self.para_len
|
|||
|
|
form = form * 3
|
|||
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|
return form % (X3, Y3, Z3)
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|||
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|||
|
|
def _convert_jacb_to_nor(self, Point): # Jacobian加重射影坐标转换成仿射坐标
|
|||
|
|
len_2 = 2 * self.para_len
|
|||
|
|
x = int(Point[0:self.para_len], 16)
|
|||
|
|
y = int(Point[self.para_len:len_2], 16)
|
|||
|
|
z = int(Point[len_2:], 16)
|
|||
|
|
z_inv = pow(
|
|||
|
|
z, int(self.ecc_table['p'], base=16) - 2, int(self.ecc_table['p'], base=16))
|
|||
|
|
z_invSquar = (z_inv * z_inv) % int(self.ecc_table['p'], base=16)
|
|||
|
|
z_invQube = (z_invSquar * z_inv) % int(self.ecc_table['p'], base=16)
|
|||
|
|
x_new = (x * z_invSquar) % int(self.ecc_table['p'], base=16)
|
|||
|
|
y_new = (y * z_invQube) % int(self.ecc_table['p'], base=16)
|
|||
|
|
z_new = (z * z_inv) % int(self.ecc_table['p'], base=16)
|
|||
|
|
if z_new == 1:
|
|||
|
|
form = '%%0%dx' % self.para_len
|
|||
|
|
form = form * 2
|
|||
|
|
return form % (x_new, y_new)
|
|||
|
|
else:
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|||
|
|
return None
|
|||
|
|
|
|||
|
|
def verify(self, Sign, data):
|
|||
|
|
# 验签函数，sign签名r||s，E消息hash，public_key公钥
|
|||
|
|
if self.asn1:
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|||
|
|
unhex_sign = unhexlify(Sign.encode())
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|||
|
|
seq_der = DerSequence()
|
|||
|
|
origin_sign = seq_der.decode(unhex_sign)
|
|||
|
|
r = origin_sign[0]
|
|||
|
|
s = origin_sign[1]
|
|||
|
|
else:
|
|||
|
|
r = int(Sign[0:self.para_len], 16)
|
|||
|
|
s = int(Sign[self.para_len:2*self.para_len], 16)
|
|||
|
|
e = int(data.hex(), 16)
|
|||
|
|
t = (r + s) % int(self.ecc_table['n'], base=16)
|
|||
|
|
if t == 0:
|
|||
|
|
return 0
|
|||
|
|
|
|||
|
|
P1 = self._kg(s, self.ecc_table['g'])
|
|||
|
|
P2 = self._kg(t, self.public_key)
|
|||
|
|
# print(P1)
|
|||
|
|
# print(P2)
|
|||
|
|
if P1 == P2:
|
|||
|
|
P1 = '%s%s' % (P1, 1)
|
|||
|
|
P1 = self._double_point(P1)
|
|||
|
|
else:
|
|||
|
|
P1 = '%s%s' % (P1, 1)
|
|||
|
|
P1 = self._add_point(P1, P2)
|
|||
|
|
P1 = self._convert_jacb_to_nor(P1)
|
|||
|
|
|
|||
|
|
x = int(P1[0:self.para_len], 16)
|
|||
|
|
return r == ((e + x) % int(self.ecc_table['n'], base=16))
|
|||
|
|
|
|||
|
|
def sign(self, data, K):
|
|||
|
|
"""
|
|||
|
|
签名函数, data消息的hash，private_key私钥，K随机数，均为16进制字符串
|
|||
|
|
:param self:
|
|||
|
|
:param data: data消息的hash
|
|||
|
|
:param K: K随机数
|
|||
|
|
:return:
|
|||
|
|
"""
|
|||
|
|
E = data.hex() # 消息转化为16进制字符串
|
|||
|
|
e = int(E, 16)
|
|||
|
|
|
|||
|
|
d = int(self.private_key, 16)
|
|||
|
|
k = int(K, 16)
|
|||
|
|
|
|||
|
|
P1 = self._kg(k, self.ecc_table['g'])
|
|||
|
|
|
|||
|
|
x = int(P1[0:self.para_len], 16)
|
|||
|
|
R = ((e + x) % int(self.ecc_table['n'], base=16))
|
|||
|
|
if R == 0 or R + k == int(self.ecc_table['n'], base=16):
|
|||
|
|
return None
|
|||
|
|
d_1 = pow(
|
|||
|
|
d+1, int(self.ecc_table['n'], base=16) - 2, int(self.ecc_table['n'], base=16))
|
|||
|
|
S = (d_1*(k + R) - R) % int(self.ecc_table['n'], base=16)
|
|||
|
|
if S == 0:
|
|||
|
|
return None
|
|||
|
|
elif self.asn1:
|
|||
|
|
return DerSequence([DerInteger(R), DerInteger(S)]).encode().hex()
|
|||
|
|
else:
|
|||
|
|
return '%064x%064x' % (R, S)
|
|||
|
|
|
|||
|
|
def encrypt(self, data):
|
|||
|
|
# 加密函数，data消息(bytes)
|
|||
|
|
msg = data.hex() # 消息转化为16进制字符串
|
|||
|
|
k = func.random_hex(self.para_len)
|
|||
|
|
C1 = self._kg(int(k, 16), self.ecc_table['g'])
|
|||
|
|
xy = self._kg(int(k, 16), self.public_key)
|
|||
|
|
x2 = xy[0:self.para_len]
|
|||
|
|
y2 = xy[self.para_len:2*self.para_len]
|
|||
|
|
ml = len(msg)
|
|||
|
|
t = sm3.sm3_kdf(xy.encode('utf8'), ml/2)
|
|||
|
|
if int(t, 16) == 0:
|
|||
|
|
return None
|
|||
|
|
else:
|
|||
|
|
form = '%%0%dx' % ml
|
|||
|
|
C2 = form % (int(msg, 16) ^ int(t, 16))
|
|||
|
|
C3 = sm3.sm3_hash([
|
|||
|
|
i for i in bytes.fromhex('%s%s%s' % (x2, msg, y2))
|
|||
|
|
])
|
|||
|
|
if self.mode:
|
|||
|
|
return bytes.fromhex('%s%s%s' % (C1, C3, C2))
|
|||
|
|
else:
|
|||
|
|
return bytes.fromhex('%s%s%s' % (C1, C2, C3))
|
|||
|
|
|
|||
|
|
def decrypt(self, data):
|
|||
|
|
# 解密函数，data密文（bytes）
|
|||
|
|
data = data.hex()
|
|||
|
|
len_2 = 2 * self.para_len
|
|||
|
|
len_3 = len_2 + 64
|
|||
|
|
C1 = data[0:len_2]
|
|||
|
|
|
|||
|
|
if self.mode:
|
|||
|
|
C3 = data[len_2:len_3]
|
|||
|
|
C2 = data[len_3:]
|
|||
|
|
else:
|
|||
|
|
C2 = data[len_2:-64]
|
|||
|
|
C3 = data[-64:]
|
|||
|
|
|
|||
|
|
xy = self._kg(int(self.private_key, 16), C1)
|
|||
|
|
# print('xy = %s' % xy)
|
|||
|
|
x2 = xy[0:self.para_len]
|
|||
|
|
y2 = xy[self.para_len:len_2]
|
|||
|
|
cl = len(C2)
|
|||
|
|
t = sm3.sm3_kdf(xy.encode('utf8'), cl/2)
|
|||
|
|
if int(t, 16) == 0:
|
|||
|
|
return None
|
|||
|
|
else:
|
|||
|
|
form = '%%0%dx' % cl
|
|||
|
|
M = form % (int(C2, 16) ^ int(t, 16))
|
|||
|
|
u = sm3.sm3_hash([
|
|||
|
|
i for i in bytes.fromhex('%s%s%s' % (x2, M, y2))
|
|||
|
|
])
|
|||
|
|
return bytes.fromhex(M)
|
|||
|
|
|
|||
|
|
def _sm3_z(self, data):
|
|||
|
|
"""
|
|||
|
|
SM3WITHSM2 签名规则: SM2.sign(SM3(Z+MSG)，PrivateKey)
|
|||
|
|
其中: z = Hash256(Len(ID) + ID + a + b + xG + yG + xA + yA)
|
|||
|
|
"""
|
|||
|
|
# sm3withsm2 的 z 值
|
|||
|
|
z = '0080'+'31323334353637383132333435363738' + \
|
|||
|
|
self.ecc_table['a'] + self.ecc_table['b'] + self.ecc_table['g'] + \
|
|||
|
|
self.public_key
|
|||
|
|
z = binascii.a2b_hex(z)
|
|||
|
|
Za = sm3.sm3_hash(func.bytes_to_list(z))
|
|||
|
|
M_ = (Za + data.hex()).encode('utf-8')
|
|||
|
|
e = sm3.sm3_hash(func.bytes_to_list(binascii.a2b_hex(M_)))
|
|||
|
|
return e
|
|||
|
|
|
|||
|
|
def sign_with_sm3(self, data, random_hex_str=None):
|
|||
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sign_data = binascii.a2b_hex(self._sm3_z(data).encode('utf-8'))
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if random_hex_str is None:
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random_hex_str = func.random_hex(self.para_len)
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sign = self.sign(sign_data, random_hex_str) # 16进制
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return sign
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def verify_with_sm3(self, sign, data):
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sign_data = binascii.a2b_hex(self._sm3_z(data).encode('utf-8'))
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return self.verify(sign, sign_data)
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