對稱加密與非對稱加密：理解核心差異

今天的加密系統分爲兩個主要類別：對稱加密和非對稱加密。對稱加密側重於對稱加密，而非對稱加密有兩個主要應用：非對稱加密和數字籤名。

這些加密貨幣方法可以分類如下：

• 對稱密鑰加密
  • 對稱加密
• 非對稱加密 (公鑰加密)
  • 非對稱加密
  • 數字籤名 (可能包括加密)

本文探討了對稱加密和非對稱加密算法之間的基本區別及其在現實世界中的應用。

基本區別

對稱加密和非對稱加密之間的主要區別在於它們的密鑰使用。對稱加密使用一個密鑰進行加密和解密過程，而非對稱加密則使用兩個在數學上相關但不同的密鑰。這一看似簡單的區別在功能、安全性和實際應用上產生了顯著差異。

加密密鑰是如何工作的

對稱密鑰：單密鑰方法

加密算法生成作爲位序列的密鑰，用於加密和解密信息。在對稱加密中，相同的密鑰執行這兩個功能。這意味着任何需要解密數據的人必須能夠訪問原始的加密密鑰。

例如，當愛麗絲使用對稱加密向鮑勃發送消息時，她必須與鮑勃共享加密密鑰，以便他可以解密。如果未經授權的人攔截了這個密鑰，他們將獲得對加密信息的完全訪問權。

非對稱密鑰：兩鑰系統

非對稱加密採用不同的方法，通過使用兩個不同的密鑰。"公鑰"用於加密數據，可以自由分享，而"私鑰"用於解密數據，必須保持機密。

當愛麗絲使用非對稱加密向鮑勃發送消息時，她使用鮑勃的公鑰對其進行加密。只有擁有相應私鑰的鮑勃才能解密該消息。這提供了增強的安全性——即使有人攔截了鮑勃的公鑰，他們也無法在沒有私鑰的情況下解密消息。

密鑰長度要求

這些加密方法之間的一個關鍵區別與密鑰長度有關，這直接影響安全級別。

對稱加密通常使用隨機選擇的128位或256位密鑰，具體取決於安全要求。然而，非對稱加密需要更長的密鑰，因爲公鑰和私鑰之間的數學關係會產生攻擊者可能利用的模式。

對於相同的安全級別：

• 128位對稱密鑰提供的安全性與2048位非對稱密鑰相似
• 256位對稱密鑰相當於3072位非對稱密鑰

比較優缺點

這兩種加密類型各有其獨特的優勢和局限性：

對稱加密：

• 優點： 處理速度更快，計算需求更低
• 缺點： 密鑰分發挑戰—共享密鑰會產生安全漏洞

非對稱加密：

• 優點： 通過使用公鑰/私鑰對解決密鑰分發問題
• 缺點： 由於密鑰長度更長，處理速度顯著較慢，計算需求更高

現實世界應用

對稱加密的使用案例

對稱加密在需要高速加密大量數據的系統中得到廣泛應用。**高級加密標準(AES)**被全球各國政府機構使用，包括美國政府用於保護機密信息。AES取代了1970年代開發的舊版數據加密標準(DES)。

非對稱加密的應用案例

非對稱加密在多用戶環境中證明了其價值，在這些環境中，許多用戶需要加密/解密能力，特別是當速度不是主要關注點時。加密電子郵件系統是一個常見的應用—發送者使用接收者的公鑰加密消息，而接收者則使用他們的私鑰解密這些消息。

混合系統：兩全其美

許多現代應用程序在混合系統中結合了這兩種加密類型。傳輸層安全性(TLS)協議——現代網路瀏覽器的安全基礎——體現了這一方法。以前，安全套接字層(SSL)協議曾用於此目的，但現在被認爲不安全。

加密在數字貨幣中的應用

加密技術在許多加密貨幣錢包中增強了安全性，特別是通過對錢包訪問文件的密碼加密。然而，關於區塊鏈系統和非對稱加密存在一個普遍的誤解。

雖然像比特幣這樣的加密貨幣使用公鑰和私鑰對，但它們不一定採用非對稱加密算法。如前所述，非對稱加密有兩個主要應用：加密和數字籤名。

數字籤名系統並不總是使用加密技術，即使它們利用公鑰和私鑰。消息可以在不加密的情況下進行數字籤名。RSA代表了一種可以對加密消息進行籤名的算法，但比特幣的數字籤名算法 (ECDSA) 根本不使用加密。

兩種系統持續重要性

對稱加密和非對稱加密在我們日益數字化的世界中對保護敏感信息發揮着至關重要的作用。雖然它們根據各自的優缺點服務於不同的目的，但兩者仍然是現代計算機安全的重要組成部分。

隨着加密技術不斷發展以應對復雜威脅，這些互補的加密方法將繼續在爲各種應用提供全面安全解決方案方面保持其相關性。