4、数据库加密算法：对称加密与非对称加密、常用算法（AES、RSA、SM4）、算法选择原则

加密算法，说白了就是加密和解密的数学规则。你想想看，把数据锁起来是一回事，用什么锁又是另一回事。不同的锁适用于不同的场景。这一章，我们就聊聊数据库加密里最常用的几把“锁”。

我个人习惯把加密算法分成两大类。一类是对称的，一类是非对称的。这两类算法的思路完全不同，应用场景也各有侧重。

4.1 对称加密与AES

对称加密，加密和解密用的是同一把钥匙。你想想看，这像不像你家大门钥匙？锁门和开门用的是同一把。

对称加密最大的优点就是快。特别快。批量加密几GB的数据，它扛得住。

最常见的对称加密算法：AES（Advanced Encryption Standard）。

AES加密，大家喜欢用它来加密数据。分组大小128位，这个固定不变。密钥长度可以选128、192、256位。越长越安全，但也慢一点。

我在项目中遇到过一件事。有一次，一个同事问：“AES-128够不够用？”我当时给他的回答是：就目前的技术水平，AES-128要暴力破解，得用掉地球全人类几百年的算力。够用了。

常见的AES工作模式：

• ECB模式：不推荐。相同的明文块会加密成相同的密文块，有信息泄露风险。
• CBC模式：需要初始化向量。安全性比ECB好得多，但无法并行加密。
• GCM模式：我最常用的模式。加密同时提供完整性校验，还能防篡改。

伪代码示例：AES-CBC加密

# 伪代码示例：AES-CBC加密
function encrypt_aes_cbc(plaintext, key):
    iv = generate_random_iv(16)  # 初始化向量，每次加密都要不同
    cipher = AES.new(key, AES.MODE_CBC, iv)
    ciphertext = cipher.encrypt(pad(plaintext, 16))
    return iv + ciphertext

4.2 非对称加密与RSA

非对称加密就不一样了。它有一对钥匙：公钥和私钥。公钥可以公开，私钥必须保密。

你想想看，这像什么？像一把锁，你给每个人分发锁头（公钥），他们用锁头锁上东西，然后只有你手里的钥匙（私钥）能打开。

非对称加密速度慢，真的慢。相比AES，RSA慢几个数量级。所以在数据库里，我从来不用RSA加密整张表的数据。用不起那个性能。

那RSA用在哪？

• 密钥交换：用RSA加密AES的密钥，再用AES加密数据。这招叫混合加密。
• 数字签名：用私钥签名，公钥验签。确保数据来源可信。
• 小字段加密：比如加密信用卡CVV码、密钥本身这种极短的数据。

我记得有一个项目，团队直接拿RSA加密整行JSON数据。结果数据库写入速度直接崩了。后来改成用RSA加密AES密钥，再用AES加密JSON，性能才恢复正常。

RSA密钥长度，我建议至少用2048位。1024位已经被认定为不安全了。4096位更稳妥，但性能开销会更大。

4.3 国产密码算法SM4

说到SM4，很多人第一反应是“合规”。没错，在国内做政务、金融项目，国密是绕不开的坎。

SM4是对称加密算法，分组大小和密钥长度都是128位。结构上和AES不同，但安全性等级相当。

我在一个政务云项目中用过SM4。那会儿客户要求所有敏感字段必须使用国密算法加密。我们选的就是SM4-CBC模式。说实话，代码写起来和AES没什么大区别，就是调用库不一样。

工程要点：

• SM4硬件加速芯片现在很成熟。国产服务器基本都支持。
• SM4的加解密速度相比纯软件实现，比AES略慢一点点，但差距不大。
• 如果你的系统涉及等保三级、密评，SM4基本是标配。

4.4 算法选择原则

选择加密算法没有万能答案。你要看业务场景。

我个人总结了几条原则：

1. 看数据类型：批量数据用对称加密，密钥交换用非对称加密。
2. 看性能要求：高并发场景优先选AES-GCM，避免使用RSA加密大数据。
3. 看合规要求：国内政务、金融领域，优先满足国密标准（SM系列）。
4. 看密钥长度：不要用低于标准的安全参数。AES至少128位，RSA至少2048位。
5. 看工作模式：不要用ECB。CBC和GCM都行，但我更推荐GCM。

下面这张图，我帮大家梳理了几种算法的关系和适用场景。

最后，我再强调一点：实际项目中，很少只用一种算法。混合加密才是常态。用RSA或者DH交换AES密钥，然后用AES加密数据。这叫取长补短。