密码学基础

对称与非对称加密的协作

对称加密（AES）用同一密钥加解密，速度快，但密钥传输本身是安全难题——如何安全地把密钥发给对方？非对称加密（RSA、ECC）用公钥加密、私钥解密，解决了密钥分发问题，但速度比 AES 慢 1000 倍以上。

HTTPS 的优雅解法：用非对称加密（ECDHE）安全地协商出一个对称密钥，此后通信全用对称加密（AES-256-GCM）。两者各取所长。RSA-2048 目前安全，但量子计算机运行 Shor 算法可在多项式时间内分解大整数，NIST 已于 2024 年正式发布三个后量子密码（PQC）标准（CRYSTALS-Kyber、CRYSTALS-Dilithium 等），各大系统已开始迁移。[1]

哈希函数的用途

• 数据完整性：下载文件后计算 SHA-256 对比官方发布的值，验证文件未被篡改
• 密码存储：永远不要明文存储密码，应存储加盐哈希（bcrypt、Argon2id 是当前推荐方案，专门设计为计算缓慢以对抗暴力破解）
• 数字签名：先对消息求哈希，再用私钥对哈希值签名，既保证不可否认，又利用哈希固定长度避免对大文件直接做非对称运算
• 区块链：比特币区块头双重 SHA-256，工作量证明要求找到前缀为特定数量零的哈希值