分组算法SM4、3DES和AES详解，及各自性能，硬件加速分析比较
SM4
SM4是中国国家密码管理局于2006年公布的一种对称加密算法，主要用于商业和政府用途。它是一种分组密码，其特点如下：
- 分组大小: SM4的块大小是128位（16字节）。
- 密钥大小: 同样是128位（16字节），这与AES相同。
- 轮数: SM4执行32轮非线性变换，每轮包含四个不同的操作：字节替换、行移位、列混淆和轮密钥加。
- 安全性: 由于SM4的设计和AES类似，它的安全强度被认为与AES相当，可以抵抗已知的密码攻击方法。
- 性能: SM4的加解密速度通常较快，特别是在硬件加速下，能够达到很高的吞吐量。
3DES (Triple DES)
3DES是基于原始DES（Data Encryption Standard）的加强版本，为了解决DES的相对较弱的安全性：
- 分组大小: 3DES也使用64位（8字节）的数据块，但由于内部处理，有效数据密钥长度是112或168位。
- 密钥大小: 原始DES的密钥是56位，但3DES可以使用两个或三个56位密钥，总共112或168位。
- 轮数: 3DES执行3次DES加密过程，每次使用不同的密钥（如果使用3个密钥）。
- 安全性: 3DES的安全性高于DES，但低于AES和SM4，因为存在一些针对3DES的特定攻击。
- 性能: 3DES的加解密速度较慢，尤其是在软件实现中。硬件加速可以提高性能，但仍然不如AES或SM4。
AES (Advanced Encryption Standard)
AES是目前最广泛使用的对称加密标准：
- 分组大小: AES有128位的块大小，与SM4相同。
- 密钥大小: 支持128、192和256位的密钥，提供不同级别的安全性。
- 轮数: 根据密钥长度，AES执行10、12或14轮迭代。
- 安全性: AES被认为是目前最安全的分组加密算法之一，尚未发现实际的破解方法。
- 性能: AES的加解密速度通常快于3DES，特别是在硬件支持下，如AES-NI（AES指令集扩展），性能可显著提升。
硬件加速比较
- AES: 由于AES被广泛使用，许多现代处理器都集成了AES指令集，提供了显著的硬件加速。
- SM4: 虽然不如AES那样普遍集成到硬件中，但随着SM4在中国及其他地区的重要性增加，越来越多的设备开始支持SM4硬件加速。
- 3DES: 3DES的硬件加速也存在，但通常不如AES高效，因为需要执行更多的操作。
综上所述，AES和SM4在性能和安全性上通常优于3DES，且两者在硬件加速上的支持也越来越广泛。在选择加密算法时，通常会优先考虑AES，因为它既安全又快，而SM4则在特定的中国国内市场中更受欢迎，尤其是在需要符合国内密码法规的场景下。