3. 密码学基础（一）：对称加密与非对称加密，公钥与私钥的概念，哈希函数的特性
在深入 SLO 签名证据校验之前，必须建立坚实的密码学基础。本章聚焦于三大核心概念：对称加密、非对称加密以及哈希函数。这些技术是数字签名、数据完整性校验和密钥管理的基石，直接决定了 SLO 证据在传输与存储过程中的安全性与可信度。
3.1 对称加密：共享密钥的“保险箱”
对称加密使用同一个密钥进行数据的加密和解密。通信双方必须事先安全地共享这个密钥，就像两人共用一把钥匙打开同一个保险箱。
核心特点： 加密速度快，适合大量数据加密；但密钥分发与管理是主要安全挑战。
| 特性 | 说明 | 典型算法 |
|---|---|---|
| 密钥 | 加密和解密使用同一个密钥 | AES, DES, 3DES, SM4 |
| 性能 | 计算效率高，硬件加速支持好 | AES-NI 指令集 |
| 安全性 | 依赖密钥的保密性；密钥泄露则全盘皆输 | 密钥长度至少 128 位 |
| 应用场景 | 文件加密、数据库加密、VPN 通道 | TLS 记录层加密 |
3.2 非对称加密：公钥与私钥的“信箱”模型
非对称加密使用一对数学上关联但功能分离的密钥：公钥（Public Key）和私钥（Private Key）。公钥可以公开分发，私钥必须由所有者严格保密。这一机制完美解决了对称加密中的密钥分发难题。
- 公钥加密，私钥解密： 任何人用你的公钥加密消息，只有你能用私钥解密。用于机密性保护。
- 私钥签名，公钥验签： 你用私钥对数据签名，任何人用你的公钥验证签名。用于身份认证和不可否认性。
关键理解： 在 SLO 签名证据校验中，私钥签名是证据产生方证明身份和内容完整性的核心操作；公钥验签是校验方验证证据真伪的唯一手段。
| 特性 | 公钥 | 私钥 |
|---|---|---|
| 公开性 | 可以公开分发 | 必须保密 |
| 用途 | 加密数据、验证签名 | 解密数据、生成签名 |
| 推导关系 | 从私钥可推导出公钥（单向） | 从公钥无法推导出私钥 |
| 典型算法 | RSA, ECC, SM2 | RSA, ECC, SM2 |
3.3 哈希函数：数据的“数字指纹”
哈希函数（Hash Function）将任意长度的输入数据，通过数学变换，映射为固定长度的输出值，称为哈希值或摘要。它就像数据的“数字指纹”，具有以下关键特性：
- 单向性（抗原像性）： 从哈希值无法逆向推导出原始输入数据。
- 抗碰撞性： 极难找到两个不同的输入数据，使得它们的哈希值相同。
- 雪崩效应： 输入数据哪怕只改变一个比特，输出的哈希值也会发生巨大变化。
- 固定输出长度： 无论输入数据多大，哈希值长度始终固定（如 SHA-256 输出 256 位）。
重要提示： 在 SLO 签名证据校验中，哈希函数用于对证据内容生成摘要，然后对摘要进行签名。这大大提高了签名效率，因为签名算法处理的是固定长度的摘要，而非整个证据文件。
| 特性 | 描述 | 安全意义 |
|---|---|---|
| 单向性 | 无法从哈希值还原原始数据 | 保护原始证据不被泄露 |
| 抗碰撞性 | 无法找到两个不同输入产生相同哈希值 | 防止证据被篡改后仍通过校验 |
| 雪崩效应 | 微小输入变化导致哈希值剧烈变化 | 确保任何篡改都能被检测 |
| 固定长度 | 输出长度固定，与输入无关 | 便于签名算法处理，提高效率 |
3.4 三种技术的协同关系
在 SLO 签名证据校验的实际应用中，这三种密码学技术并非孤立使用，而是协同工作：
- 哈希函数对 SLO 证据内容生成摘要，确保内容完整性。
- 非对称加密的私钥对哈希摘要进行签名，提供身份认证和不可否认性。
- 对称加密（可选）用于加密整个证据包，保护传输过程中的机密性。