密码学基础：四把钥匙开一把锁
做 TLS 配置这么多年，我最深的体会是：密码学不是数学课，而是信任链。对称加密、非对称加密、哈希函数、数字签名——这四样东西你搞明白了，TLS 的握手过程基本就通了一半。
先看一张整体图，后面我再逐个掰开讲。
对称加密：又快又简单，但密钥怎么传？
对称加密，说白了就是一把钥匙开一把锁。发信人和收信人用同一个密钥加密、解密。典型的算法有 AES、ChaCha20。
我刚开始做网站安全的时候，觉得对称加密好理解，直接 AES-256-GCM 一把梭。但后来在生产环境出了个事故——用的密钥是写死在配置文件里的，结果服务器被拖库，所有加密流量都能解。嗯，这里要注意：对称加密的核心问题不是算法不够强，而是密钥分发。
- 优点：速度快，适合大量数据加密（比如 TLS 记录层）。
- 缺点：密钥必须通过安全通道传递。如果密钥被截获，加密形同虚设。
- TLS 中的角色：握手完成后，用协商出的对称密钥加密实际 HTTP 请求。
非对称加密：公钥随便给，私钥藏好
非对称加密解决的就是密钥分发难题。每个人生成一对密钥：公钥公开，私钥自己保存。数据用公钥加密后，只有对应的私钥能解开。主流算法有 RSA、ECDSA、Ed25519。
你可能在想：那为什么不全用非对称？因为慢啊。RSA 加密几百字节就要几毫秒，而 AES 加密 1MB 数据也就几十微秒。实际做法是：用非对称加密传输一个临时对称密钥，后续通信全部走对称加密。这就是 TLS 握手的核心思路。
| 特性 | 对称加密 | 非对称加密 |
|---|---|---|
| 密钥数量 | 1 个 | 2 个（公钥+私钥） |
| 速度 | 极快 | 慢（RSA 比 AES 慢 1000 倍以上） |
| 典型算法 | AES-256-GCM | RSA-4096, ECDSA P-256 |
| TLS 用途 | 记录层加密 | 密钥交换、数字签名 |
哈希函数：单向的“指纹”
哈希函数能把任意长度的输入，变成固定长度的输出（比如 SHA-256 输出 256 位）。而且这个过程不可逆——你无法从摘要恢复原始数据。常见的哈希算法有 SHA-256、SHA-3。
为什么 TLS 需要哈希？你想，如果通信内容被篡改，接收方能不能察觉？哈希提供完整性校验。接收方收到数据后，重新算一遍哈希，和发送方提供的哈希对比——不同就说明被篡改了。
数字签名：谁发的？验一下
数字签名 = 哈希 + 非对称加密。签名者先对消息做哈希，然后用自己私钥加密这个哈希值，得到签名。验证者用签名者的公钥解密签名，拿到哈希值，再和自己算的哈希对比。如果一致，说明消息确实来自签名者，且未被篡改。
我在项目中遇到过最坑的事：某个 CA 签名时用的哈希算法是 SHA-1，浏览器都报安全警告。换信任链花了两周……
- 作用：身份认证（确认对方是证书持有者） + 完整性（内容没被改） + 不可否认（签名者无法抵赖）。
- TLS 中的应用：服务器发送证书，证书里有 CA 的数字签名；客户端验证签名，确认服务器身份。
四者如何协作？
拿一次简单的 TLS 握手举例（别慌，后面章节会细讲）：
- 客户端连接服务器，服务器发来证书（包含公钥）。
- 客户端用 CA 的公钥验证证书上的数字签名（哈希+非对称）。
- 客户端随机生成一个对称密钥，用服务器公钥加密后发过去（非对称加密）。
- 服务器用私钥解密，得到对称密钥。
- 后续所有 HTTP 数据都用这个对称密钥加密（对称加密），并且每条消息带上哈希校验。