理解对称加密与非对称加密：核心差异及应用

加密系统目前分为两大类：对称加密和非对称加密。非对称加密有两个主要的使用案例：非对称加密和数字签名。

这些加密货币方法可以归类如下：

• 对称密钥加密
  • 对称加密
• 非对称加密 (或公钥加密)
  • 非对称加密 (或公钥加密)
  • 数字签名 ( 可能会或可能不会包括加密)

本文探讨了对称加密和非对称加密算法之间的基本区别，以及它们在现代安全系统中的应用。

对称加密与非对称加密：基本区别

加密算法分为两大类：对称加密和非对称加密。主要区别在于它们的密钥使用——对称加密算法使用单一密钥进行加密和解密，而非对称加密则使用两个不同但在数学上相关的密钥。这一看似简单的区别在这些加密技术之间造成了显著的功能差异。

加密密钥是如何工作的

加密算法生成的密钥是一系列用于加密和解密信息的比特。这些密钥的功能方式创造了对称加密和非对称加密方法之间的基本区别。

对称加密算法使用相同的密钥进行加密和解密操作。相比之下，非对称加密算法使用一个密钥加密数据和另一个密钥解密它。在非对称系统中，加密密钥被称为公钥，可以自由共享，而解密密钥是私钥，必须保持机密。

例如，如果爱丽丝使用对称加密向鲍勃发送消息，她必须与鲍勃共享加密密钥，以便他可以解密。这就造成了安全漏洞——如果恶意方拦截了密钥，他们就可以访问加密的信息。

使用非对称加密，爱丽丝将使用鲍勃的公钥加密她的信息，而鲍勃将使用他的私钥解密。这提供了增强的安全性，因为即使有人截获了鲍勃的公钥，他们也无法在没有他的私钥的情况下解密消息。

密钥长度考虑因素

对称加密和非对称加密之间另一个重要区别与密钥长度有关，这直接影响安全级别。

对称加密通常使用随机选择的密钥，其长度为128或256位，具体取决于安全要求。然而，非对称加密则需要公钥和私钥之间存在数学关系，从而形成一个潜在攻击者可能利用的模式。为了提供等效的安全性，非对称密钥必须长得多——一个128位的对称密钥提供的安全级别大约与一个2048位的非对称密钥相同。

优势和劣势

两种加密类型各有其独特的优缺点：

对称加密：

• 处理速度更快
• 需要更少的计算能力
• 主要弱点： 密钥分发挑战
• 安全风险：用于加密和解密的相同密钥必须分发给所有参与方

非对称加密：

• 通过公钥/私钥对解决密钥分发问题
• 更安全的密钥管理
• 主要缺点: 性能显著较慢
• 由于密钥长度更长，所需的计算资源大大增加

现实世界应用

对称加密应用

对称加密在需要高速数据保护的系统中得到广泛应用。高级加密标准(AES)被包括美国政府在内的政府机构用来保护机密和敏感信息。AES替代了1970年代开发的较旧的数据加密标准(DES)。

非对称加密应用

非对称加密在多个用户需要加密/解密功能的系统中表现良好，特别是在速度不是关键因素的情况下。加密电子邮件系统是一个常见的应用，其中公钥加密消息，只有私钥持有者能够解密。

混合加密系统

许多现代应用程序结合对称加密和非对称加密，以利用两种方法的优势。传输层安全(TLS)协议，保护互联网通信，体现了这种混合方法。这些协议在很大程度上取代了较旧的安全套接字层(SSL)协议，现在被认为是不安全的。

加密在数字货币中的应用

加密技术在许多加密货币钱包中增强了安全性。例如，当用户为加密货币钱包设置密码时，加密算法会保护钱包访问文件。

然而，关于区块链系统和非对称加密存在一种常见的误解。虽然比特币和其他加密货币使用公钥和私钥对，但并非所有数字签名系统都采用加密技术。事实上，消息可以在不加密的情况下进行数字签名。RSA代表一种可以对加密消息进行签名的算法，但比特币的数字签名算法(ECDSA)根本不使用加密。

最后的思考

对称加密和非对称加密在我们日益数字化的世界中保护敏感信息方面发挥着重要作用。尽管每种方法都有各自的优缺点，这决定了它们的最佳应用，但两者仍然是计算机安全的基础。随着密码学的发展，以应对日益复杂的威胁，对称加密和非对称加密可能会继续作为全面安全策略的基本组成部分。