对称加密与非对称加密：理解核心差异

今天的加密系统分为两个主要类别：对称加密和非对称加密。对称加密侧重于对称加密，而非对称加密有两个主要应用：非对称加密和数字签名。

这些加密货币方法可以分类如下：

• 对称密钥加密
  • 对称加密
• 非对称加密 (公钥加密)
  • 非对称加密
  • 数字签名 (可能包括加密)

本文探讨了对称加密和非对称加密算法之间的基本区别及其在现实世界中的应用。

基本区别

对称加密和非对称加密之间的主要区别在于它们的密钥使用。对称加密使用一个密钥进行加密和解密过程，而非对称加密则使用两个在数学上相关但不同的密钥。这一看似简单的区别在功能、安全性和实际应用上产生了显著差异。

加密密钥是如何工作的

对称密钥：单密钥方法

加密算法生成作为位序列的密钥，用于加密和解密信息。在对称加密中，相同的密钥执行这两个功能。这意味着任何需要解密数据的人必须能够访问原始的加密密钥。

例如，当爱丽丝使用对称加密向鲍勃发送消息时，她必须与鲍勃共享加密密钥，以便他可以解密。如果未经授权的人拦截了这个密钥，他们将获得对加密信息的完全访问权。

非对称密钥：两钥系统

非对称加密采用不同的方法，通过使用两个不同的密钥。"公钥"用于加密数据，可以自由分享，而"私钥"用于解密数据，必须保持机密。

当爱丽丝使用非对称加密向鲍勃发送消息时，她使用鲍勃的公钥对其进行加密。只有拥有相应私钥的鲍勃才能解密该消息。这提供了增强的安全性——即使有人拦截了鲍勃的公钥，他们也无法在没有私钥的情况下解密消息。

密钥长度要求

这些加密方法之间的一个关键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128位或256位密钥，具体取决于安全要求。然而，非对称加密需要更长的密钥，因为公钥和私钥之间的数学关系会产生攻击者可能利用的模式。

对于相同的安全级别：

• 128位对称密钥提供的安全性与2048位非对称密钥相似
• 256位对称密钥相当于3072位非对称密钥

比较优缺点

这两种加密类型各有其独特的优势和局限性：

对称加密：

• 优点： 处理速度更快，计算需求更低
• 缺点： 密钥分发挑战—共享密钥会产生安全漏洞

非对称加密：

• 优点： 通过使用公钥/私钥对解决密钥分发问题
• 缺点： 由于密钥长度更长，处理速度显著较慢，计算需求更高

现实世界应用

对称加密的使用案例

对称加密在需要高速加密大量数据的系统中得到广泛应用。**高级加密标准(AES)**被全球各国政府机构使用，包括美国政府用于保护机密信息。AES取代了1970年代开发的旧版数据加密标准(DES)。

非对称加密的应用案例

非对称加密在多用户环境中证明了其价值，在这些环境中，许多用户需要加密/解密能力，特别是当速度不是主要关注点时。加密电子邮件系统是一个常见的应用—发送者使用接收者的公钥加密消息，而接收者则使用他们的私钥解密这些消息。

混合系统：两全其美

许多现代应用程序在混合系统中结合了这两种加密类型。传输层安全性(TLS)协议——现代网络浏览器的安全基础——体现了这一方法。以前，安全套接字层(SSL)协议曾用于此目的，但现在被认为不安全。

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，特别是通过对钱包访问文件的密码加密。然而，关于区块链系统和非对称加密存在一个普遍的误解。

虽然像比特币这样的加密货币使用公钥和私钥对，但它们不一定采用非对称加密算法。如前所述，非对称加密有两个主要应用：加密和数字签名。

数字签名系统并不总是使用加密技术，即使它们利用公钥和私钥。消息可以在不加密的情况下进行数字签名。RSA代表了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。

两种系统持续重要性

对称加密和非对称加密在我们日益数字化的世界中对保护敏感信息发挥着至关重要的作用。虽然它们根据各自的优缺点服务于不同的目的，但两者仍然是现代计算机安全的重要组成部分。

随着加密技术不断发展以应对复杂威胁，这些互补的加密方法将继续在为各种应用提供全面安全解决方案方面保持其相关性。