📚 课程目录第4章字段加密基础知识

字段加密基础知识

说到字段加密，很多人第一反应就是「用 AES 就行了呗」。嗯，真这么简单就好了。我在工作中接过不少数据泄露的复盘，十次里有八次都是加密方案没选对，或者选了算法但用错了场景。你想想，数据库里存的是用户手机号、身份证、甚至支付密码——这些东西一旦裸奔，后果谁都兜不住。

所以今天咱们先把四种最基础的技术吃透。对称加密、非对称加密、哈希算法、加盐。别看名字多，核心逻辑其实就那么几条线。我习惯把它们分成两类：「可逆的」和「不可逆的」。前者用来加密数据，后者用来验证身份。下面一个一个说。

对称加密：又快又简单

对称加密的核心就一句话：加密和解密用同一把钥匙。你想想，就像你家里的大门，锁门用这把钥匙，开门还用这把钥匙。

优点很明显——速度快。适合加密大批量数据，比如整张表的手机号字段。缺点是密钥怎么安全地交给对方？我以前在第一个电商项目里，就是直接用对称加密加密用户地址，结果密钥硬编码在配置文件里……后来被安全审计骂得不轻。

常见的对称算法有 AES（尤其是 AES-256-GCM）、SM4（国密标准）。我个人习惯用 AES-256-GCM，因为它自带认证标签，能防篡改。

from cryptography.fernet import Fernet

# 生成密钥
key = Fernet.generate_key()
cipher = Fernet(key)

# 加密
encrypted = cipher.encrypt(b"13800138000")
print(encrypted)

# 解密
decrypted = cipher.decrypt(encrypted)
print(decrypted.decode())

小提示：对称加密的密钥一定要单独保管，别和数据库放在同一台机器上。我之前见过密钥就写在 settings.py 里的，那跟没加密没啥区别。

非对称加密：安全但慢

非对称加密用的是一对钥匙——公钥和私钥。公钥可以公开，私钥自己藏好。别人用公钥加密数据，只有你能用私钥解开。反过来，你用私钥签名，别人用公钥验证身份。

这解决了对称加密的密钥分发难题。但代价是速度慢，比对称加密慢几百倍。所以它不适合加密大字段，一般只用来加密小数据，比如 AES 密钥本身，或者做数字签名。

我在项目中遇到过最典型的用法是「混合加密」：用非对称加密传输对称密钥，再用对称密钥加密业务数据。既安全又快，两全其美。

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

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

# 公钥加密
message = b"加密的手机号"
ciphertext = public_key.encrypt(
    message,
    padding.OAEP(mgf=padding.MGF1(algorithm=hashes.SHA256()),
                 algorithm=hashes.SHA256(), label=None)
)

# 私钥解密
plaintext = private_key.decrypt(
    ciphertext,
    padding.OAEP(mgf=padding.MGF1(algorithm=hashes.SHA256()),
                 algorithm=hashes.SHA256(), label=None)
)

注意：非对称加密的密钥长度不要低于 2048 位。1024 位的 RSA 现在已经能被暴力破解了，我曾经在遗留系统里见过，果断让业务方升级。

哈希算法：不可逆的「指纹」

哈希跟加密不一样。加密是可逆的，哈希是不可逆的。你把一段数据扔进哈希函数，出来一个固定长度的摘要。你没办法从摘要反推出原文。这玩意不是用来「加密数据」的，而是用来「验证完整性」或「存储密码」的。

常见的哈希算法有 SHA-256、SHA-3、SM3。MD5 和 SHA-1 已经被证明不安全，别再用了。我记得有一次做代码审计，发现系统还用 MD5 存管理员密码……我当时就出了一身冷汗。

import hashlib

password = b"my_secret_password"
digest = hashlib.sha256(password).hexdigest()
print(digest)  # 输出固定64位十六进制字符串

  关键认知：哈希不是加密！哈希不是加密！哈希不是加密！重要的事情说三遍。哈希是单向摘要，它不能用来「解密」。如果有人跟你说「MD5 加密密码」，直接纠正他。

加盐：让哈希更安全

直接用哈希存密码有个大问题——同样的密码会得到同样的摘要。攻击者可以提前算好一本「彩虹表」，里面存了常见密码的哈希值，一比对就能还原你的密码。

加盐就是在密码后面拼接一段随机字符串，然后再做哈希。每个用户的盐不一样，所以就算密码相同，存到数据库里的哈希值也不一样。彩虹表直接废掉。

我以前踩过一个坑：自己手写加盐逻辑，盐的长度不够，只有 4 位。后来发现同一批用户的盐居然有重复的……从那以后我再也不自己写盐了，直接用现成的库。

import bcrypt

# 加盐哈希（盐自动生成并嵌入结果中）
hashed = bcrypt.hashpw(b"my_password", bcrypt.gensalt())
print(hashed)

# 验证密码
if bcrypt.checkpw(b"my_password", hashed):
    print("密码正确")

建议：直接用 bcrypt、scrypt 或 Argon2，别自己拼盐。这些库把盐的生成、拼接、哈希、迭代都封装好了，你只管调用就行。我所有项目现在统一用 bcrypt，省心。

四种技术怎么选

好，四种技术都过了一遍。那实际项目里到底用哪个？我整理了一张对比表，你存下来当参考。

特性	对称加密	非对称加密	哈希算法	加盐哈希
可逆性	可逆	可逆	不可逆	不可逆
密钥数量	1 个	2 个（公钥+私钥）	无	1 个（盐值）
速度	快	慢	快	中等（可调迭代）
典型算法	AES-256-GCM, SM4	RSA-2048, ECC, SM2	SHA-256, SHA-3, SM3	bcrypt, scrypt, Argon2
适用场景	存储加密（手机号、地址）	密钥交换、数字签名	数据完整性校验	密码存储

简单总结一下我的选型原则：

要存身份证、手机号这类敏感信息？用 AES-256-GCM 对称加密。
要在两个系统之间安全传密钥？用 RSA 或 ECC 非对称加密。
要校验文件或消息有没有被改过？用 SHA-256 哈希。
要存用户密码？直接用 bcrypt 或 Argon2，加盐迭代一步到位。

下面这张图把这四种技术的核心逻辑和关系串起来了，你一看就明白。

这四种技术是后续所有 ORM 加密改造的基石。你在选择方案时，不用纠结「哪个最好」，而是问自己「我需要可逆还是不可逆」「我加密的是数据还是密码」。想清楚这两点，方案自然就浮出来了。