常用加密算法：对称、非对称与哈希

老实说，加密算法这玩意儿，刚入门时很容易被各种术语绕晕。我自己带团队做 API 加密适配那会儿，最头疼的就是新人分不清「加密」和「签名」的区别。这一章我们就一把捋清楚三个核心家族：AES、RSA 和 SHA。嗯，这都是你天天打交道的东西。

对称加密：AES 为什么能扛大旗

对称加密，说白了就是「一把钥匙开一把锁」—— 加密和解密用同一个密钥。快，是真快，但分发密钥要小心。

我项目中用得最多的对称算法就是 AES。它取代了老旧的 DES 和 3DES。AES 支持三种密钥长度：128 位、192 位、256 位。长度越长越安全，但速度会慢一点。实际项目中我建议你用 AES-256-GCM，既有认证又防篡改。

代码示例 – Python 中使用 AES-256-GCM 加密

from cryptography.hazmat.primitives.ciphers.aead import AESGCM
import os

key = AESGCM.generate_key(bit_length=256)  # 32 字节密钥
aesgcm = AESGCM(key)

nonce = os.urandom(12)  # 96 位随机数，每次加密必须不同
plaintext = b"这是一段敏感数据"
ciphertext = aesgcm.encrypt(nonce, plaintext, None)
print(f"加密结果（hex）: {ciphertext.hex()}")

非对称加密：RSA 的公私钥哲学

非对称加密的核心是「公钥加密，私钥解密」。你想想看，你公开了公钥，别人用公钥加密数据发给你，只有你能用私钥解开。这解决了对称加密的密钥分发难题。

RSA 是最经典的非对称算法。我做过一个跨系统加密方案，系统 A 用系统 B 的公钥加密请求体，系统 B 用私钥解密，全程不需要共享密钥。但 RSA 性能差，不适合加密大数据。一般只用来加密对称密钥（称为「密钥封装」），或用它做数字签名。

RSA 密钥长度对比

密钥长度	安全等级（对标 AES）	加密速度	建议
1024 位	约 80 位	快	已废弃，不要用了
2048 位	约 112 位	中等	当前最低标准
4096 位	约 128 位	较慢	推荐用于高安全场景

代码示例 – RSA 密钥生成与加解密（Python）

from cryptography.hazmat.primitives.asymmetric import rsa, padding
from cryptography.hazmat.primitives import serialization, hashes

# 生成 2048 位密钥对
private_key = rsa.generate_private_key(
    public_exponent=65537,
    key_size=2048
)
public_key = private_key.public_key()

# 加密
plaintext = b"Hello from RSA"
ciphertext = public_key.encrypt(
    plaintext,
    padding.OAEP(
        mgf=padding.MGF1(algorithm=hashes.SHA256()),
        algorithm=hashes.SHA256(),
        label=None
    )
)

# 解密
decrypted = private_key.decrypt(
    ciphertext,
    padding.OAEP(
        mgf=padding.MGF1(algorithm=hashes.SHA256()),
        algorithm=hashes.SHA256(),
        label=None
    )
)
print(decrypted)  # b"Hello from RSA"

哈希算法：SHA 家族与不可逆性

哈希跟加密不一样。它是单向的：你输入任何长度的数据，输出固定长度的摘要。你不能从摘要反推出原文。我们常用它做密码存储、数据完整性校验和数字签名。

SHA（安全哈希算法）目前主流是 SHA-2 家族（SHA-256、SHA-384、SHA-512）。SHA-1 已经被破解，别用了。而 SHA-3 是最新标准，不过还没大规模普及。

我个人习惯，在数据库适配加密场景中，一般用 SHA-256 做数据完整性校验。比如你先算文件的 SHA-256 哈希，接收方再算一次，比对看是否被篡改。我还做过一个系统，用 SHA-256 对 API 请求参数签名，防止中间人篡改。

哈希与加密的区别

特性	哈希（SHA）	对称加密（AES）	非对称加密（RSA）
方向	单向不可逆	双向可逆	双向可逆
密钥	无密钥	一个共享密钥	一对公私钥
输出长度	固定（如 256 位）	与明文长度相关	与密钥长度相关
主要用途	完整性校验、密码存储	数据加密传输	密钥交换、数字签名

三种算法如何配合？一张图讲清

其实在一个完整的加密 API 中，三种算法常常混着用。比如 HTTPS 的 TLS 握手：用 RSA（或 ECDHE）做密钥交换，用 AES 加密后续数据，用 SHA 做消息认证。下面这张图展示了我设计统一加密 API 时的核心逻辑。

如何统一这三种算法？

在实际的多数据库适配中，我们需要一个统一的 API 来封装不同算法的调用。比如你只有一个 encrypt() 函数，但背后根据配置自动选用 AES 或 RSA。这样做的好处是：业务层不用关心具体算法，切换数据库或安全策略时只改配置。

我建议这样设计接口：

• 加密： 传入明文、算法类型（"AES" 或 "RSA"）、密钥，返回密文。
• 解密： 对称算法直接解，非对称算法用私钥解。
• 哈希： 纯函数，传入数据返回摘要。同时支持加盐选项。

新手常犯的错

我见过不少同事把哈希当加密用，还说「哈希解密太慢」—— 其实你根本解不了。说白了，要搞清楚你是在做保密性（加密）还是完整性（哈希）。还有一个坑：AES 的 ECB 模式不要用。我当初第一次写加密代码就用了 ECB，被安全审计骂惨了。CBC 或 GCM 才是正解。

嗯，这一章就到这里。记住三点：对称加密快，非对称加密安全分发密钥，哈希做完整性。下一回我们聊聊如何把这些算法封装成统一的 API 接口。