密码学入门：哈希、对称与非对称加密
好，我们进入第二讲。密码学这东西，说简单也简单，说复杂能让你掉头发。我个人习惯把密码学工具分成三大类：哈希、对称加密、非对称加密。这三类各有各的脾气，搞混了，系统就漏风了。
哈希函数：单向的“数字指纹”
哈希函数是什么？说白了，就是给任意数据算出一个固定长度的“摘要”。你输入“Hello”，出来一串字符，比如 8b1a9953c4611296a827abf8c47804d7。你改一个字母，出来的摘要面目全非。而且从摘要反向推不回原文，这就是单向性。
哈希的三个核心性质
- 单向性：从摘要推原文，几乎不可能。
- 抗碰撞性：很难找到两个不同输入有相同摘要。
- 雪崩效应：输入改一点，输出翻天覆地。
我在项目里见过一个坑：有人用 MD5 存密码。MD5 早就不安全了，那碰撞已经能人为构造。我曾经在渗透测试时，轻松用彩虹表破掉了那套系统的管理员密码。所以你想想看，现在推荐的是 SHA-256 或更强的 SHA-3。
🔑 实际应用：密码存储、文件完整性校验、数字签名中的摘要生成。
对称加密：加密和解密用同一把钥匙
对称加密的思路很直白：你和我共用一把密钥，我用它加密，你用它解密。优点是快，特别快。缺点是密钥怎么安全地给到对方？
常见的对称加密算法有：
| 算法 | 密钥长度 | 分组大小 | 模式举例 |
|---|---|---|---|
| AES | 128 / 192 / 256 | 128 | CBC, GCM |
| ChaCha20 | 256 | 流加密 | Poly1305 |
| DES (不安全) | 56 | 64 | ECB |
⚠️ 注意：千万不要在正式环境用 DES 或 3DES。ECB 模式也不要碰——加密同样的原文会产生同样的密文，攻击者一眼就能看出模式。
我记得有一次帮客户做密钥管理系统设计，他们想用同一个 AES 密钥加密所有用户的会话。我说不行，一旦一个密钥泄露，所有历史通信都能解密。后来我们改为每个会话派生一个临时密钥，主密钥只用来派生子密钥。
非对称加密：公钥加密，私钥解密
非对称加密就厉害了。每个人有一个公钥（公开）和一个私钥（自己藏好）。别人用你的公钥加密数据，只有你能用私钥解开。这不就解决了密钥分发问题？
常见的算法：RSA、ECC（椭圆曲线）、Ed25519。RSA 简单但慢，密钥太长（2048位起步）。ECC 能用更短的密钥达到同样安全等级，所以现在移动端、IoT 设备里 ECC 越来越流行。
核心对比：对称 vs 非对称
- 速度：对称加密快 1000 倍以上，适合加密大量数据。
- 密钥管理：对称需要安全通道送密钥；非对称只公开公钥就行。
- 实际组合：先用非对称加密协商一个临时对称密钥（例如 TLS 握手中的 ECDHE），然后用这个对称密钥加密后续所有流量。
你想想，如果我用 RSA 加密一段 1MB 的视频，得跑半天。所以实际中都是混合加密：用非对称交换一个对称密钥，然后对称加密数据。我在做 API 网关签名时就是这样做的。
密码学工具箱：一张图看明白
实战避坑：我曾经踩过的密码学烂泥
- 不要自己实现加密算法。你以为写对了？侧信道攻击、 padding oracle 攻击分分钟教你做人。用成熟的库，比如 OpenSSL、libsodium。
- 哈希要加盐。我曾经审计一个系统，密码直接用 SHA256 存，没有盐。结果相同的密码产生相同的哈希，离线破解效率极高。加一个随机盐，每个用户哈希都不一样了。
- 密钥生命周期管理。对称密钥需要定期轮换。我在一个银行业务中，他们用了同一个 AES 密钥两年没换，我们强制推行了每 90 天轮换一次的策略。
- 不要忽视随机数质量。非对称加密的私钥生成依赖随机数。如果随机数种子可预测，攻击者能还原私钥。Linux 上要用
/dev/urandom或者getrandom()。
💡 一个小习惯：我每次设计认证协议时，都会画一个小表格，列出用到了哪类密码学原语、为什么选它、密钥存在哪里、轮换策略是什么。坚持下来，能挡掉 80% 的设计漏洞。
怎么结合到身份认证？引子
这一章是基础武器库。后面你会看到：哈希用来存密码摘要；对称加密用来加密令牌（比如 JWT 的 payload）；非对称加密用来做数字签名（证明是谁签发的凭证）。三者联合，就是身份认证和 Secrets 保护的基石。