近期的一個項(xiàng)目需要用到SM3加密算法，需要在iOS中使用Objective-C實(shí)現(xiàn)SM3國密加密算法。
SM3：是中國國家密碼管理局發(fā)布的密碼雜湊算法標(biāo)準(zhǔn)，適用于商用密碼應(yīng)用中的數(shù)字簽名和驗(yàn)證、消息認(rèn)證碼的生成與驗(yàn)證以及隨機(jī)數(shù)的生成等
由于iOS系統(tǒng)并未內(nèi)置SM3算法，我們需要使用第三方開源庫或自己實(shí)現(xiàn)
GMObjC庫： 是一個基于 OpenSSL 的國密（SM2、SM3、SM4）算法的 Objective-C 開源庫，適用于 iOS 和 macOS 開發(fā)。它封裝了中國國家密碼管理局發(fā)布的多種加密算法，包括：
1. SM2： 支持基于橢圓曲線（ECC）的加解密，密鑰協(xié)商（ECDH）和簽名算法
2. SM3： 類似 SHA 系列的國密哈希算法，包含 SM3 和 HMAC 等
3. SM4： 實(shí)現(xiàn)對稱分組加密算法
GmSSL庫：GmSSL是由北京大學(xué)自主開發(fā)的國產(chǎn)商用密碼開源庫，實(shí)現(xiàn)了對國密算法、標(biāo)準(zhǔn)和安全通信協(xié)議的全面功能覆蓋，支持包括移動端在內(nèi)的主流操作系統(tǒng)和處理器，支持密碼鑰匙、密碼卡等典型國產(chǎn)密碼硬件，提供功能豐富的命令行工具及多種編譯語言編程接口
方案一：使用第三方庫（GMObjC）
集成GMObjC：集成GMObjC方法
因?yàn)槲覀兊捻?xiàng)目是SDK不便用CocoaPods方法，因此我只能選擇直接集成和手動編譯為 Framework。
1.直接集成 (demo)
1.從 Git 下載最新代碼，找到和 README 同級的 GMObjC 文件夾，將 GMObjC 文件夾拖入項(xiàng)目
2.找到和 README 同級的 Frameworks 文件夾，將項(xiàng)目 Frameworks/OpenSSL.xcframework 拖入項(xiàng)目
3.在需要使用的地方導(dǎo)入頭文件 GMObjC.h 即可使用 SM2、SM4 加解密，簽名驗(yàn)簽，計算 SM3 摘要等
注意事項(xiàng)
GMObjC 依賴 OpenSSL，可直接拖入 Frameworks/OpenSSL.xcframework 或通過pod GMOpenSSL安裝 OpenSSL。
如果項(xiàng)目中已集成 OpenSSL 1.1.1l 以上版本，可共用同一個 OpenSSL；否則需要使用 Carthage 將 GMObjC 編譯為動態(tài)庫。
我按照以上步驟將文件導(dǎo)入后報錯：
OpenSSL.xcframework 簽名驗(yàn)證失敗
終端執(zhí)行強(qiáng)制重簽名命令
codesign --force --deep --sign - 你的路徑/OpenSSL.xcframework
返回：你的路徑/OpenSSL.xcframework: replacing existing signature
現(xiàn)在就可以運(yùn)行測試了：
#import "GMObjC.h"
NSString *str = @"123@1234";
NSString *digest = [GMSm3Utils hashWithText:str];
NSLog(@"%@", digest);
2.手動編譯為 Framework (demo)
1.動態(tài)庫：
從 GitHub 下載源碼，打開項(xiàng)目GMObjC-master/Frameworks/GMObjC.xcframework把這個拖入項(xiàng)目
在 Xcode 的 General → Frameworks, Libraries, and Embedded Content 中需標(biāo)記為 Embed & Sign
#import "GMObjC/GMObjC.h"
NSString *digest1 = [GMSm3Utils hashWithText:str];
NSLog(@"%@", digest1);
2.靜態(tài)庫：
從 GitHub 下載源碼，打開項(xiàng)目 GMObjC.xcodeproj，設(shè)置 Build Settings - Linking-General - Mach-O Type 為 Static Library
手動編譯為靜態(tài)庫 GMObjC.framework
合并為 XCFramework：通過xcodebuild -create-xcframework命令來合并為 XCFramework，通過合并 GMObjC 庫的模擬器和真機(jī)版本來演示
# 創(chuàng)建合并包 GMObjC.xcframework
xcodebuild -create-xcframework \
-framework Release-iphoneos/GMObjC.framework \
-framework Release-iphonesimulator/GMObjC.framework \
-output GMObjC.xcframework
把生成的GMObjC.xcframework拖入項(xiàng)目即可
3.CocoaPods安裝GMObjC (GMObjC-demo) (GMDynamic-demo)
GMObjC 和 GMDynamic 只能安裝其中一個，二者不能同時安裝。
GMObjC 為靜態(tài)庫，GMDynamic 為編譯好的 GMObjC 動態(tài)庫版本。
# 安裝 GMObjC 的源碼和 GMOpenSSL.xcframework (靜態(tài)庫)
pod 'GMObjC', '~> 4.0.3'
# 當(dāng) Podfile 中使用 use_frameworks! 時，安裝 GMObjC.xcframework (動態(tài)庫)
pod 'GMDynamic', '~> 4.0.3'
方案二：使用第三方庫（GmSSL）(demo)
集成GmSSL：
但是我用這種方法不行，我用了其他的方法。
我們使用GmSSL 3.x（master分支）來編譯iOS的靜態(tài)庫（libcrypto.a和libssl.a）。由于3.x版本采用了CMake構(gòu)建系統(tǒng)，因此流程與2.x不同。
GmSSL 3.x 的構(gòu)建系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)生了變化，生成的庫文件名為 libgmssl.a 而不是傳統(tǒng)的 libcrypto.a 和 libssl.a。
如果項(xiàng)目必須使用
libcrypto.a和libssl.a，請回退到 GmSSL 2.x
克隆代碼并切換到master分支（或最新的穩(wěn)定標(biāo)簽）
配置CMake工具鏈文件（為iOS交叉編譯）
分別編譯arm64（真機(jī)）和x86_64（模擬器）架構(gòu)
使用lipo合并成通用靜態(tài)庫
將生成的靜態(tài)庫和頭文件集成到iOS項(xiàng)目中。
創(chuàng)建編譯腳本： build_ios.sh（放在GmSSL根目錄）
#!/bin/bash
set -e
# 確保使用正確的路徑
export PATH="/usr/local/bin:$PATH"
# 設(shè)置環(huán)境變量
export XCODE_PATH=$(xcode-select -p)
export IOS_SDK=$XCODE_PATH/Platforms/iPhoneOS.platform/Developer/SDKs/iPhoneOS.sdk
export SIM_SDK=$XCODE_PATH/Platforms/iPhoneSimulator.platform/Developer/SDKs/iPhoneSimulator.sdk
# 創(chuàng)建輸出目錄
OUTPUT_DIR="build-ios"
rm -rf $OUTPUT_DIR
mkdir -p $OUTPUT_DIR
# 編譯函數(shù)
compile_arch() {
ARCH=$1
SDK=$2
BUILD_DIR="${OUTPUT_DIR}/${ARCH}"
mkdir -p $BUILD_DIR
pushd $BUILD_DIR > /dev/null
echo "? 配置 $ARCH..."
cmake ../.. \
-DCMAKE_SYSTEM_NAME=iOS \
-DCMAKE_OSX_ARCHITECTURES=$ARCH \
-DCMAKE_OSX_SYSROOT=$SDK \
-DCMAKE_OSX_DEPLOYMENT_TARGET=13.0 \
-DCMAKE_BUILD_TYPE=Release \
-DBUILD_SHARED_LIBS=OFF \
-DENABLE_SM2=ON \
-DENABLE_SM3=ON \
-DENABLE_SM4=ON \
-DENABLE_SM9=ON \
-G Ninja
echo "? 編譯 $ARCH..."
ninja
# 關(guān)鍵修改：GmSSL 3.x 生成的庫是 libgmssl.a
mkdir -p lib
cp bin/libgmssl.a lib/
popd > /dev/null
}
# 編譯各架構(gòu)
compile_arch "arm64" "$IOS_SDK"
compile_arch "x86_64" "$SIM_SDK"
# 合并通用庫
UNIVERSAL_DIR="${OUTPUT_DIR}/universal"
mkdir -p $UNIVERSAL_DIR/lib
# 合并為單個庫 (GmSSL 3.x 只生成一個庫)
lipo -create \
"${OUTPUT_DIR}/arm64/lib/libgmssl.a" \
"${OUTPUT_DIR}/x86_64/lib/libgmssl.a" \
-output "$UNIVERSAL_DIR/lib/libgmssl.a"
# 復(fù)制頭文件
if [ -d "${OUTPUT_DIR}/arm64/include" ]; then
cp -R "${OUTPUT_DIR}/arm64/include" "$UNIVERSAL_DIR/"
elif [ -d "../../include" ]; then
cp -R "../../include" "$UNIVERSAL_DIR/"
else
echo "?? 警告: 找不到頭文件目錄"
fi
echo "? 編譯成功！"
echo "庫文件位置: $UNIVERSAL_DIR/lib/libgmssl.a"
echo "頭文件位置: $UNIVERSAL_DIR/include"
# 驗(yàn)證文件
file "$UNIVERSAL_DIR/lib"/*.a
lipo -info "$UNIVERSAL_DIR/lib/libgmssl.a"
然后按照以下步驟進(jìn)行執(zhí)行：
# 安裝構(gòu)建工具
brew install cmake ninja pkg-config
# 獲取最新代碼
git clone https://github.com/guanzhi/GmSSL.git
cd GmSSL
git checkout master # 確保使用最新版本
git pull
# 2. 執(zhí)行編譯
chmod +x build_ios.sh
./build_ios.sh
將GmSSL/build-ios/universal/lib/libgmssl.a 拖入項(xiàng)目
將GmSSL/include/gmssl 拖入項(xiàng)目
import "sm3.h"
封裝方法：
@interface GmSSLEncryptorSM3 : NSObject
+ (NSString *)sm3HashWithString:(NSString *)input;
+ (NSData *)sm3HashWithData:(NSData *)data;
@end
@implementation GmSSLEncryptorSM3
+ (instancetype)encryptor {
return [[GmSSLEncryptorSM3 alloc] init];
}
+ (NSData *)sm3HashWithData:(NSData *)data {
// 初始化 SM3 上下文
SM3_CTX ctx;
sm3_init(&ctx);
// 添加數(shù)據(jù)到哈希計算
sm3_update(&ctx, data.bytes, data.length);
// 準(zhǔn)備存儲結(jié)果的緩沖區(qū) (SM3 輸出為 32 字節(jié))
uint8_t dgst[SM3_DIGEST_SIZE];
// 完成哈希計算
sm3_finish(&ctx, dgst);
// 轉(zhuǎn)換為 NSData
return [NSData dataWithBytes:dgst length:SM3_DIGEST_SIZE];
}
+ (NSString *)sm3HashWithString:(NSString *)input {
NSData *inputData = [input dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
// 計算 SM3 哈希
NSData *hashData = [GmSSLEncryptorSM3 sm3HashWithData:inputData];
// 轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制字符串顯示
NSMutableString *hexString = [NSMutableString string];
const uint8_t *bytes = (const uint8_t *)hashData.bytes;
for (NSUInteger i = 0; i < hashData.length; i++) {
[hexString appendFormat:@"%02x", bytes[i]];
}
return hexString;
}
@end
就可以在項(xiàng)目中使用了：
NSString *encryptor = [GmSSLEncryptorSM3 sm3HashWithString:str];
NSLog(@"%@", encryptor);
方案三：純 Objective-C 實(shí)現(xiàn)（無依賴）(demo)
SM3本質(zhì)上不是加密算法，它是是一種雜湊函數(shù)，是在[SHA-256]基礎(chǔ)上改進(jìn)實(shí)現(xiàn)的一種算法，它不是對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密然后再解密，而是生成一個256位的散列值，因此SM3適用于內(nèi)容摘要，數(shù)字簽名驗(yàn)證或密碼驗(yàn)證等。
SM3算法的執(zhí)行過程：
根據(jù)SM3標(biāo)準(zhǔn)文檔（GM/T 0004-2012）
消息擴(kuò)展：將16個32位字?jǐn)U展為68個字（W）和64個字（W1），使用P1宏。
壓縮函數(shù)：64輪迭代更新寄存器（A-H），每輪使用FF1/GG1等宏。
常量：壓縮函數(shù)中的常量0x7A879D8A（TJ的固定值）。
結(jié)果輸出：將最終狀態(tài)寄存器轉(zhuǎn)換為大端序字節(jié)流（256位）。
//
// SM3Encryptor.m
// testDemo
//
// Created by wt on 2025/6/12.
//
#import "SM3Encryptor.h"
#include <stdint.h>
// SM3 上下文結(jié)構(gòu)
typedef struct {
uint32_t state[8]; // 8個32位寄存器（A-H）
uint64_t totalLength; // 總消息長度（位）
uint8_t buffer[64]; // 當(dāng)前數(shù)據(jù)塊緩存
uint32_t bufferLength; // 當(dāng)前緩沖區(qū)長度
} SM3Context;
// 循環(huán)左移
static inline uint32_t ROTL(uint32_t x, uint8_t n) {
return (x << n) | (x >> (32 - n));
}
// 布爾函數(shù) FF0（0≤j≤15）
static inline uint32_t FF0(uint32_t x, uint32_t y, uint32_t z) {
return x ^ y ^ z;
}
// 布爾函數(shù) FF1（16≤j≤63）
static inline uint32_t FF1(uint32_t x, uint32_t y, uint32_t z) {
return (x & y) | (x & z) | (y & z);
}
// 布爾函數(shù) GG0（0≤j≤15）
static inline uint32_t GG0(uint32_t x, uint32_t y, uint32_t z) {
return x ^ y ^ z;
}
// 布爾函數(shù) GG1（16≤j≤63）
static inline uint32_t GG1(uint32_t x, uint32_t y, uint32_t z) {
return (x & y) | ((~x) & z);
}
// 置換函數(shù) P0
static inline uint32_t P0(uint32_t x) {
return x ^ ROTL(x, 9) ^ ROTL(x, 17);
}
// 置換函數(shù) P1
static inline uint32_t P1(uint32_t x) {
return x ^ ROTL(x, 15) ^ ROTL(x, 23);
}
// 初始化SM3上下文
void SM3Init(SM3Context *context) {
// SM3標(biāo)準(zhǔn)初始值
context->state[0] = 0x7380166F;
context->state[1] = 0x4914B2B9;
context->state[2] = 0x172442D7;
context->state[3] = 0xDA8A0600;
context->state[4] = 0xA96F30BC;
context->state[5] = 0x163138AA;
context->state[6] = 0xE38DEE4D;
context->state[7] = 0xB0FB0E4E;
context->totalLength = 0;
context->bufferLength = 0;
memset(context->buffer, 0, 64);
}
// 處理單個64字節(jié)塊（壓縮函數(shù)核心）
void SM3Compress(SM3Context *context, const uint8_t block[64]) {
// 1. 消息擴(kuò)展：16字 → 68字（W） + 64字（W1）
uint32_t W[68], W1[64];
// 初始化前16字（大端序轉(zhuǎn)換）
for (int i = 0; i < 16; i++) {
W[i] = (uint32_t)block[i*4] << 24 |
(uint32_t)block[i*4+1] << 16 |
(uint32_t)block[i*4+2] << 8 |
(uint32_t)block[i*4+3];
}
// 計算W[16]-W[67]
for (int j = 16; j < 68; j++) {
uint32_t temp = W[j-16] ^ W[j-9] ^ ROTL(W[j-3], 15);
W[j] = P1(temp) ^ ROTL(W[j-13], 7) ^ W[j-6];
}
// 計算W1[0]-W1[63]
for (int j = 0; j < 64; j++) {
W1[j] = W[j] ^ W[j+4];
}
// 2. 寄存器初始化（A-H）
uint32_t A = context->state[0];
uint32_t B = context->state[1];
uint32_t C = context->state[2];
uint32_t D = context->state[3];
uint32_t E = context->state[4];
uint32_t F = context->state[5];
uint32_t G = context->state[6];
uint32_t H = context->state[7];
// 3. 64輪迭代（嚴(yán)格遵循標(biāo)準(zhǔn)）
for (int j = 0; j < 64; j++) {
uint32_t SS1, SS2, TT1, TT2;
// 常量選擇（關(guān)鍵修正）
uint32_t TJ = (j < 16) ? 0x79CC4519 : 0x7A879D8A;
// 計算SS1/SS2（修正了TJ參數(shù)）
SS1 = ROTL(ROTL(A, 12) + E + ROTL(TJ, j % 32), 7);
SS2 = SS1 ^ ROTL(A, 12);
// 計算TT1/TT2（使用內(nèi)聯(lián)函數(shù)）
if (j < 16) {
TT1 = FF0(A, B, C) + D + SS2 + W1[j];
TT2 = GG0(E, F, G) + H + SS1 + W[j];
} else {
TT1 = FF1(A, B, C) + D + SS2 + W1[j];
TT2 = GG1(E, F, G) + H + SS1 + W[j];
}
// 更新寄存器（嚴(yán)格順序）
D = C;
C = ROTL(B, 9);
B = A;
A = TT1;
H = G;
G = ROTL(F, 19);
F = E;
E = P0(TT2);
}
// 4. 更新最終狀態(tài)（與初始IV異或）
context->state[0] ^= A;
context->state[1] ^= B;
context->state[2] ^= C;
context->state[3] ^= D;
context->state[4] ^= E;
context->state[5] ^= F;
context->state[6] ^= G;
context->state[7] ^= H;
}
// 更新數(shù)據(jù)（可分多次調(diào)用）
void SM3Update(SM3Context *context, const uint8_t *data, size_t length) {
context->totalLength += length * 8; // 更新總位數(shù)（字節(jié)轉(zhuǎn)位）
// 處理緩沖區(qū)中的剩余空間
if (context->bufferLength > 0) {
size_t copySize = MIN(64 - context->bufferLength, length);
memcpy(context->buffer + context->bufferLength, data, copySize);
context->bufferLength += copySize;
data += copySize;
length -= copySize;
if (context->bufferLength == 64) {
SM3Compress(context, context->buffer);
context->bufferLength = 0;
}
}
// 處理完整塊
while (length >= 64) {
SM3Compress(context, data);
data += 64;
length -= 64;
}
// 緩存剩余數(shù)據(jù)
if (length > 0) {
memcpy(context->buffer, data, length);
context->bufferLength = length;
}
}
// 完成哈希計算
void SM3Final(SM3Context *context, uint8_t output[32]) {
// 計算填充長度（SM3標(biāo)準(zhǔn)：補(bǔ)位1 + k個0 + 64位長度）
size_t totalBits = context->totalLength;
size_t paddingBits = (context->bufferLength < 56) ?
(56 - context->bufferLength) :
(120 - context->bufferLength);
// 構(gòu)建填充數(shù)據(jù)
uint8_t padding[128] = {0};
padding[0] = 0x80; // 補(bǔ)位起始位（二進(jìn)制10000000）
// 添加填充
SM3Update(context, padding, paddingBits);
// 添加消息長度（大端序64位）
uint64_t bitCount = CFSwapInt64HostToBig(totalBits);
SM3Update(context, (uint8_t *)&bitCount, 8);
// 確保最后一個塊被處理
if (context->bufferLength > 0) {
memset(context->buffer + context->bufferLength, 0, 64 - context->bufferLength);
SM3Compress(context, context->buffer);
}
// 輸出最終哈希（256位，大端序）
for (int i = 0; i < 8; i++) {
output[i*4] = (uint8_t)(context->state[i] >> 24);
output[i*4 + 1] = (uint8_t)(context->state[i] >> 16);
output[i*4 + 2] = (uint8_t)(context->state[i] >> 8);
output[i*4 + 3] = (uint8_t)(context->state[i]);
}
}
// Objective-C 封裝接口
@implementation SM3Encryptor
+ (NSData *)hashWithData:(NSData *)inputData {
SM3Context context;
SM3Init(&context);
// 處理輸入數(shù)據(jù)
SM3Update(&context, inputData.bytes, inputData.length);
// 獲取結(jié)果
uint8_t output[32];
SM3Final(&context, output);
return [NSData dataWithBytes:output length:32];
}
+ (NSString *)hexStringWithData:(NSData *)inputData {
NSData *hashData = [self hashWithData:inputData];
const uint8_t *bytes = (const uint8_t *)hashData.bytes;
NSMutableString *hex = [NSMutableString string];
for (NSUInteger i = 0; i < hashData.length; i++) {
[hex appendFormat:@"%02X", bytes[i]];
}
return [hex copy];
}
+ (NSString *)hexStringWithInput:(NSString *)inputStr {
NSData *inputData = [inputStr dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
NSData *hashData = [self hashWithData:inputData];
const uint8_t *bytes = (const uint8_t *)hashData.bytes;
NSMutableString *hex = [NSMutableString string];
for (NSUInteger i = 0; i < hashData.length; i++) {
[hex appendFormat:@"%02X", bytes[i]];
}
return [hex copy];
}
@end
