国密算法签名与加密结果字节长度变化及Hex与Base64编码长度变化

Posted 2023-03-29 帅气的梧桐述

有很多应用场景，数据通常经过加密和编码后传输，有时我们需要知道经过处理后的数据的长度，此时就需要分析各种算法的数据处理策略，及结果变化。下边主要介绍国密SM2算法签名与加密结果字节长度变化及Hex与Base64编码长度变化。

前提：

1，ASCII码：一个英文字母（不分大小写）占一个字节的空间，一个中文汉字占两个字节的空间。

2，UTF-8编码：一个英文字符等于一个字节，一个中文（含繁体）等于三个字节。中文标点占三个字节，英文标点占一个字节。

3，Unicode编码：一个英文等于两个字节，一个中文（含繁体）等于两个字节。中文标点占两个字节，英文标点占两个字节。

数据存储是以“字节”（Byte）为单位，数据传输大多是以“位”（bit，又名“比特”）为单位，一个位就代表一个0或1（即二进制），每8个位（bit，简写为b）组成一个字节（Byte，简写为B），是最小一级的信息单位。

Hex16进制编码

1英文字符=1Byte=8bit 

1中文字符=3Byte=24bit

16进制采用0-F来表示，4bit可以表达16进制的值（0000~1111）。

故采用16进制编码1个字符后，会变成2个16进制符，相当于是增加了2倍的数据量。

Base64编码

Base64 编码是基于64个字符 A-Z,a-z，0-9，+，/ 的编码方式，因为2的6次方正好为64，所以就用6bit就可以表示出64个字符。
3Byte=24bit，正好可以表达Base64中4个字符。所以长度大概是字节数组的1.3333倍。

字符长度是3的倍数的，则编码后的长度计算公式为：

i/3*4

不是3的倍数的，则编码后的长度计算公式为：

i/3*4+4

其中i表示原字符个数，i/3取整。

国密算法SM2签名

正常签名结果为64字节，但是由于签名后会做ASN.1编码，实际输出长度为70-72字节不等。

国密算法SM2加密

支持近128G字节数据长度，加密结果增加97个字节。

国密算法SM2加密+Base64编码后的数据增长量

按照每次加密增加97个字符计算，则最小的加密后长度为97或98，再将97带入Base64编码后的长度计算公式i/3*4+4=132，再按照132/97≈1.36，则原数据的最大增长量为1.36倍，后边随着原文长度增加，对应的增长量会变低。