第2章 密码学基础回顾：对称加密、非对称加密、哈希函数、数字签名核心概念

做密码SDK，逃不开这四个老朋友。我每次带新人，第一件事就是把它们四个的关系讲透。说白了，它们就像工具箱里的四把扳手——各有各的用法，混着用才顺手。这一章咱们快速过一遍核心，结合我踩过的坑，给你讲明白。

2.1 对称加密——老派但管用

对称加密，加密和解密用同一把钥匙。就像你家大门，一把钥匙开锁、反锁都行。优点是快，特别快；缺点是密钥怎么安全传给对方，是个头疼事。

常见的算法有 AES、DES、3DES、SM4（国标）。其中 AES 是主流，密钥长度 128/192/256 位。我习惯用 AES-256-GCM，自带认证加密，能防篡改。

• AES (Advanced Encryption Standard)：全行业默认，软件硬件都支持
• DES：太老了，56 位密钥现在秒破，别用了
• SM4：中国国家密码标准，国内项目必须用的场景

2.2 非对称加密——公钥私钥的默契

非对称加密，密钥成对出现：公钥公开，私钥自己藏好。加密用公钥，解密用私钥；签名用私钥，验签用公钥。解决了密钥分发问题，但速度慢——比对称加密慢上千倍。

主要算法：RSA、ECC（椭圆曲线）、SM2（国标）。RSA 安全但密钥长（2048 位以上），ECC 同样安全级别下密钥短（256 位左右），效率更高。

实际项目中，我一般用 ECDH（基于 ECC 的密钥交换）来协商对称密钥，再用对称加密通信。这样既解决了密钥分发，又保证了性能。

2.3 哈希函数——数据的指纹

哈希函数把任意长度的数据，压缩成固定长度的摘要。它是单向的：从摘要无法反推原文。而且雪崩效应明显——输入改一个比特，输出就面目全非。

常用算法：SHA-2 系列（SHA-256/384/512）、SHA-3、SM3（国标）。MD5 和 SHA-1 已经不安全，别再用了。

# Python 里算个 SHA-256 做个演示
import hashlib

data = b"Hello, Crypto SDK!"
digest = hashlib.sha256(data).hexdigest()
print(digest)  # 输出 64 个十六进制字符

我踩过的坑：在分布式存储项目中，用 MD5 做数据分块签名，结果两个不同文件产生了碰撞——虽然概率极低，但真就被我们碰到了。从那以后，我强制团队所有地方都切换到 SHA-256。

2.4 数字签名——防抵赖的利器

数字签名 = 哈希 + 非对称加密。签名者用自己的私钥对消息的哈希加密，任何人用签名者的公钥都能验签。这样既能确认消息来源，又能保证消息未被修改。

标准流程：

1. 消息 → 哈希计算 → 哈希摘要
2. 签名者用私钥对摘要加密 → 得到签名值
3. 发送消息 + 签名值 给接收方
4. 接收方计算消息哈希，用公钥解密签名得到另一个哈希，对比——相同即验证通过

常见算法：RSA-PSS、ECDSA、EdDSA、SM2 签名。我建议新项目优先用 Ed25519（基于 Curve25519），速度快、签名小、实现安全，免去很多侧信道攻击的烦恼。

2.5 各技术对比与选型建议

这张图把四个技术的关系画清楚了，方便你以后选型时对照。

最后给你一个快速选型建议表：