📚 课程目录第2章常见加密算法详解

常见加密算法详解：AES、RSA、ECC、SHA系列

做存量数据加密迁移，最头疼的事其实是「选算法」。我个人习惯先摸清不同算法的脾气，再决定在哪个环节用谁。今天咱们就把四个最常用的家伙——AES、RSA、ECC、SHA——挨个过一遍，说白了就是让你知道它们各自能干嘛、有什么坑。

1. AES（高级加密标准）—— 对称加密的扛把子

AES 是目前最经典的对称加密算法。什么意思？加密和解密用同一把钥匙。速度快、强度高，适合加密大块数据，比如你迁移数据库表时直接对字段加密。

我在项目中遇到过批量加密亿级记录的场景，选的就是 AES-256-GCM 模式。GCM 模式自带认证，能防止数据被篡改，省掉单独做 HMAC 的麻烦。

  关键参数：密钥长度 128/192/256 位；推荐 AES-256-GCM（加密+认证一次性搞定）。

# Python 示例：AES-256-GCM 加密
from cryptography.hazmat.primitives.ciphers.aead import AESGCM
key = AESGCM.generate_key(bit_length=256)
aesgcm = AESGCM(key)
nonce = os.urandom(12)
ciphertext = aesgcm.encrypt(nonce, b"存量数据字段", None)
# 解密
plaintext = aesgcm.decrypt(nonce, ciphertext, None)

小技巧：nonce 每次必须唯一。我习惯用时间戳+计数器组合，确保不重复。

2. RSA（Rivest–Shamir–Adleman）—— 非对称的元老

RSA 靠大整数分解难题保障安全。公钥公开，私钥自己留着。速度比 AES 慢很多，所以一般只用来加密小数据（比如交换 AES 密钥）。

嗯，这里要注意：RSA 密钥长度现在至少 2048 位，4096 位更稳。我曾经见过遗留系统里还在用 1024 位的 RSA，那基本等于没锁门。

# RSA 密钥生成（2048 位）
from cryptography.hazmat.primitives.asymmetric import rsa
private_key = rsa.generate_private_key(public_exponent=65537, key_size=2048)
public_key = private_key.public_key()

避坑指南：我曾经拿 RSA 直接加密一个大文件（50MB），结果跑了 3 分钟还在算……后来老老实实改用「RSA 加密 AES 密钥 + AES 加密数据」的混合模式。记住，RSA 不能一次加密超过密钥长度减 OAE 开销的数据。

3. ECC（椭圆曲线加密）—— 后起之秀

ECC 用椭圆曲线上的点运算实现非对称加密。同等安全强度下，密钥比 RSA 短得多：256 位 ECC ≈ 3072 位 RSA。所以计算快、带宽省，特别适合移动端或 IoT 设备。

现在大量 TLS 1.3 握手都在用 X25519（一种 ECC 曲线）。我也在迁移项目中把旧的 RSA 证书换成 ECDSA，握手时间减少了一倍。

# 使用 X25519 密钥交换
from cryptography.hazmat.primitives.asymmetric import x25519
private_key = x25519.X25519PrivateKey.generate()
public_key = private_key.public_key()

注意：ECC 的曲线选择很重要。P-256 是 NIST 标准，X25519 是伯恩斯坦曲线，两者都有广泛支持。我建议优先用 X25519，性能更好。

4. SHA 系列（安全哈希算法）—— 数据的指纹

SHA 不是加密算法，不保护数据隐私。它做的是「完整性校验」——给数据算一个固定长度的指纹，只要数据被改一丁点，指纹就完全变样。

SHA-1 已经淘汰了，速度再快也别用。我见过一些遗留系统还在用 SHA-1 做证书签名，直接导致 Chrome 报安全风险。现在最低要求是 SHA-256，未来考虑 SHA-3。

# SHA-256 计算哈希值
import hashlib
hash_obj = hashlib.sha256(b"存量数据块")
print(hash_obj.hexdigest())  # 输出 64 个十六进制字符

  常用场景：TLS 握手时的证书摘要、存储用户密码的「加盐哈希」、文件完整性验证（如 MD5 的升级替代）。

算法对比速查

下面这张表帮你快速对比这四个家伙，面试或选型时一把梭。

算法	类型	典型密钥长度	速度	主要用途
AES	对称加密	128/192/256 bit	极快（硬件加速）	大数据量加密
RSA	非对称加密	2048/4096 bit	慢（指数级运算）	密钥交换、数字签名
ECC	非对称加密	256 bit（≈ RSA 3072）	较快	证书签名、TLS 密钥协商
SHA-256	哈希函数	256 bit 输出	极快	完整性校验、数据指纹

避坑提醒：我曾经在迁移项目中把哈希算法误用作加密——以为 SHA-256 加个盐就能当密文存储密码，结果被审计发现不满足合规要求。记住，哈希不可逆，不能用来保护数据隐私；加密需要密钥，哈希不需要。

核心概念关系图

我把上面四种算法按照「对称/非对称/哈希」分了个类图，方便你一眼看清它们在整个密码工具箱里的位置。

总结一下：AES 是主力，RSA 是老兵，ECC 是新生代，SHA 是守门员。你在做存量数据迁移时，建议用 AES-256 加密数据块，用 ECDSA 签名证书，用 SHA-256 校验文件完整性——这套组合拳我从没出过问题。