第 2 章：密码学基础——对称加密与非对称加密的原理与选择

说到密码学，很多工程师第一反应是敬而远之。

但其实不用怕。你把它想成「一把钥匙，一把锁」就简单多了。

今天我会从对称加密和非对称加密聊起，重点讲你平时会用到的 AES、SM4、RSA、ECC、SM2。

这些算法，我在平台工程里几乎天天打交道。嗯，有些坑也是踩出来的。

2.1 对称加密：加密和解密用同一把钥匙

对称加密，说白了就是加密和解密用同一把密钥。

你想想看，就像你家大门钥匙——谁拿着它，谁就能开门。

效率高，速度快。加密大文件、数据库字段、网络流量，基本都靠它。

2.1.1 AES：国际标准，你绕不过去

AES 是目前最主流的对称加密算法。

我建议你在新项目里直接选用 AES-256-GCM。为什么？

• AES-256：密钥 256 位，抗暴力破解足够强
• GCM 模式：自带认证标签，能检测数据是否被篡改

我曾经接手过一个项目，团队用的是 AES-128-CBC。他们没做填充校验，结果换一台机器解密就崩了。后来全部切到 GCM，一次搞定。

2.1.2 SM4：国密标准，国内合规必选

SM4 是中国的对称加密国标。关键词：合规。

如果你做的是政务类、金融类、或者要过等保测评的项目，SM4 基本是硬性要求。

我跟你说一个对比要点：

特性	AES-256	SM4
密钥长度	128 / 192 / 256 bit	128 bit
分组大小	128 bit	128 bit
模式支持	CBC, GCM, CCM 等	ECB, CBC, GCM 等
硬件加速	主流 CPU 均支持 AES-NI	较少原生支持

我在一个政务云项目里做过对比：同等硬件下，AES-256 比 SM4 快约 30%。但合规需求摆在那，SM4 必须上。我的建议是：判断你的项目是否需要过国密评审，需要就用 SM4-GCM，不需要就上 AES-256-GCM。

2.2 非对称加密：加密和解密用不同的钥匙

非对称加密有一套密钥对：公钥公开，私钥自己保管。

你想想看，别人用你的公钥加密数据，只有你的私钥能解开。这就是为什么它适合密钥交换和数字签名。

不过慢是真的慢。平台工程里，我们通常用它做「握手」，对称加密做「传输」。

2.2.1 RSA：老牌经典，但越来越吃力

RSA 诞生于 1977 年，至今仍被广泛使用。但它的安全性依赖大数分解，密钥长度越长，计算越慢。

我以前维护过一个旧系统，RSA-2048 签名一次要花 2 毫秒。听起来不多是吧？但接口 QPS 是 5000，CPU 直接拉满。

2.2.2 ECC：用更短的密钥达到同样的安全强度

ECC（椭圆曲线密码学）是我个人比较偏爱的方案。

它用更短的密钥就能对标 RSA 的安全性。

• ECC 256 位 ≈ RSA 3072 位
• ECC 384 位 ≈ RSA 7680 位

你在平台工程中做 JWT 签名时，EC 算法（如 ES256）就比 RS256 快得多，签名更小，带宽节省明显。

2.2.3 SM2：国密的非对称方案

SM2 是基于 ECC 的中国标准。它不是单独一个算法，而是一套体系：包含加密、签名、密钥交换。

国内很多数字证书、身份认证系统已经全面切换到 SM2。

我去年帮一家金融公司做密钥管理系统升级，核心方案就是：SM2 做握手 + SM4 做加密。一条非常清晰的国密路线。

2.3 对称 vs 非对称：选哪个？什么时候用？

我经常被问到：「到底该用哪种？」

答案是：两者兼顾。

非对称加密用来安全传递对称密钥，对称加密用来快速加密实际数据。这就是著名的「混合加密」模式。

2.4 实际选型建议

你可能会问：在实际项目中，我到底该怎么选？

我整理了一张速查表，你直接拿去做参考。

场景	推荐算法	原因
数据存储加密（文件/数据库）	AES-256-GCM 或 SM4-GCM	速度快，能认证完整性
网络传输（TLS 1.3）	ECC P-256 + AES-256-GCM	握手快，加密性能好
国密合规（政务/金融）	SM2 + SM4-GCM	通过等保、密评审查
数字签名（JWT / 代码签名）	ECC P-384 或 SM2	签名短、效率高
旧系统兼容（遗留服务）	RSA-3072	生态成熟，但尽量切到 ECC

2.5 结语

对称加密和非常对称加密，不是谁替代谁的关系。它们是搭档。

你把它们搭配好，整个平台的加密基础就稳了。

好了，这一节就聊到这儿。记住一个原则：密钥要随机、长度要够、模式要带认证、合规不能绕过。