2. 常见密码算法简介：对称加密、非对称加密、哈希函数

聊密码改造，绕不开这三种基础算法。它们就像工具箱里的扳手、螺丝刀和锤子——各有各的用处，也各有各的脾气。你如果搞不清它们的区别，后面做工具选型肯定会踩坑。我最早接手一个银行密钥管理系统时，就因为混淆了对称和非对称的适用场景，差点酿成大错。嗯，今天咱们就把这三兄弟彻底掰扯清楚。

2.1 对称加密：又快又简单，但密钥怎么送？

对称加密，说白了就是「一把钥匙开一把锁」。加密和解密用的是同一个密钥。它最大的优点就是快，硬件加速后能跑几十个 Gbps。

常见的对称算法：

• DES（数据加密标准）：56 位密钥，早就是古董了。我见过某老旧系统还在用 DES，一查 PCI DSS 合规直接亮红灯。
• 3DES（三重 DES）：DES 的加强版，但慢得要命。NIST 已在 2023 年正式废弃它，别再用了。
• AES（高级加密标准）：128/192/256 位密钥，目前最主流。我个人习惯首选 AES-256-GCM，自带认证加密。
• SM4（国密算法）：128 位密钥，国内金融、政务系统的标准配置。

但对称加密有致命弱点——密钥分发。你想想看，两个人通信，总得先把密钥传过去吧？如果是线下面对面拷 U 盘还行，但互联网场景下怎么安全传递？这就引出了第二种算法。

2.2 非对称加密：解决密钥分发，但慢得让人着急

非对称加密用了「公钥 + 私钥」这对组合。公钥可以公开，私钥自己藏着。你拿公钥加密的数据，只有对应的私钥才能解开。你想想看，这样我就不用担心密钥在半路被截了——公钥本来就是公开的嘛。

常见的非对称算法：

• RSA：基于大数分解，1024/2048/4096 位。我建议至少 2048 位，1024 位早就不安全了。
• ECC（椭圆曲线密码）：256 位的 ECC 等效于 3072 位的 RSA，性能更好。你选 SM2（国密）也是基于 ECC 的。
• SM2（国密）：中国标准，建议金融机构优先使用。

非对称加密有个明显缺点——慢。RSA 2048 位加密 1 个字节，消耗的时间能顶 AES 加密好几 KB。所以实践中从来不会用非对称加密直接加密大文件，而是用它来加密对称密钥（即密钥协商或密钥封装）。

2.3 哈希函数：不可逆，还能防篡改

哈希函数不是加密算法——它没有密钥，也不支持解密。它把任意长度的数据「压缩」成固定长度的指纹（摘要）。而且，它必须是单向的：从哈希值算出原文几乎不可能。

常见的哈希算法：

• MD5：128 位，已完全破解。别再用 MD5 做安全校验了，撞库神器。
• SHA-1：160 位，Google 2017 年就展示了碰撞攻击。退役吧。
• SHA-256 / SHA-3：256 位，目前最安全。我习惯用 SHA-256 做文件完整性校验。
• SM3（国密）：256 位，国内推荐，跟 SHA-256 安全性相当。

三种算法核心对比

特性	对称加密	非对称加密	哈希函数
密钥	同一个密钥	公钥 + 私钥对	无密钥
速度	极快（硬件加速）	慢（数百倍差距）	快
是否可逆	可逆（有密钥）	可逆（有私钥）	不可逆
主要用途	大数据加密	密钥分发、数字签名	完整性校验、密码存储
典型算法	AES, SM4	RSA, ECC, SM2	SHA-256, SM3
弱点	密钥分发困难	性能差	碰撞风险

2.4 它们怎么配合？——混合密码系统

现实中没人只靠一种算法。你想想看，HTTPS 是怎么工作的？客户端用非对称加密安全地把对称密钥发给服务器，之后双方用对称加密通信——这就是「混合密码系统」，又快又安全。

我做过的一个支付网关项目，流程就是这样的：

1. 客户端生成一个随机的 AES 密钥（会话密钥）。
2. 用服务器的 RSA 公钥加密这个 AES 密钥。
3. 服务器用私钥解密得到 AES 密钥。
4. 双方用这个 AES 密钥加密后续所有交易数据。

哈希函数也在里面保驾护航：每条消息都带 SHA-256 签名，确保没被篡改过。

2.5 知识体系结构

下面这张图把三种密码算法的核心定位和协作关系画清楚了，自己对照着看看：

2.6 实战中的选型原则

我最后给你一个具体的选型清单，按场景分：

• 存储加密（如数据库）：AES-256-GCM 或 SM4-GCM。我曾经踩过 CBC 模式的坑——没有完整性保护，数据被改了你都不知道。
• 通信加密（如 API）：推荐 TLS 1.3，底层自动做了混合加密。如果做国密改造，用 SM2 做密钥交换 + SM4 做会话加密。
• 数字签名：用 SM2 或 RSA 2048+。注意：签名用私钥，验签用公钥。
• 密码存储：别直接哈希！用 bcrypt 或 Argon2（加盐 + 迭代）。我之前审计过一个项目，他们存密码用 MD5……场面一度很尴尬。