2. 密码学基础回顾：对称加密、非对称加密、哈希函数与数字签名

SSL/TLS 协议的安全基石建立在现代密码学的四大核心支柱之上：对称加密、非对称加密、哈希函数与数字签名。理解这些原语的工作原理、性能特征与安全边界，是掌握 SSL/TLS 握手协议、密钥交换与证书验证机制的前提。

2.1 对称加密：AES 与 DES

对称加密使用同一把密钥完成数据的加密与解密。其核心优势在于加解密速度快，适合对大量数据进行保护；挑战在于密钥分发与管理。

2.1.1 DES（数据加密标准）

DES 是早期对称加密标准，使用 56 位密钥对 64 位数据块进行 16 轮 Feistel 结构加密。由于密钥长度过短，DES 已能被暴力破解攻破，目前仅用于向后兼容或教学场景。

2.1.2 AES（高级加密标准）

AES 是当前对称加密的事实标准，采用 SubBytes-ShiftRows-MixColumns-AddRoundKey 的 SPN 结构，支持 128/192/256 位密钥长度，对应 10/12/14 轮加密。AES 在硬件与软件上均具有极高的执行效率，且未发现有效的实用攻击。

2.2 非对称加密：RSA 与 ECC

非对称加密使用公钥-私钥对：公钥公开分发，私钥严格保密。加密时使用接收方公钥，解密时使用接收方私钥。非对称加密解决了密钥分发问题，但计算速度比对称加密慢 100–1000 倍。

2.2.1 RSA

RSA 的安全性基于大整数分解难题。密钥生成过程：选择两个大素数 p、q，计算 n = p×q，选取公钥指数 e，计算私钥指数 d 满足 e×d ≡ 1 mod φ(n)。RSA 可用于加密与数字签名，推荐密钥长度 ≥ 2048 位。

2.2.2 ECC（椭圆曲线密码学）

ECC 的安全性基于椭圆曲线离散对数问题（ECDLP）。在相同安全强度下，ECC 密钥长度远小于 RSA：256 位 ECC 密钥 ≈ 3072 位 RSA 密钥。ECC 计算效率更高，带宽占用更小，是 TLS 1.3 的首选非对称算法。

2.3 哈希函数：SHA-256

哈希函数将任意长度的输入数据映射为固定长度的摘要值，具有单向性（不可逆）、抗碰撞性（难以找到两个不同输入产生相同输出）和雪崩效应（输入微小变化导致输出完全改变）。

2.3.1 SHA-256 工作原理

SHA-256 属于 SHA-2 家族，输出 256 位（32 字节）摘要。处理流程：

1. 填充：在消息末尾添加 1 位 '1' 和若干 '0'，使长度模 512 等于 448，最后附加 64 位原始长度。
2. 分块：将填充后的消息划分为 512 位（64 字节）的数据块。
3. 压缩：每个数据块经过 64 轮压缩函数，使用 8 个 32 位工作变量和 64 个常数 K。
4. 输出：最终 8 个 32 位寄存器值拼接为 256 位摘要。

2.4 数字签名

数字签名提供身份认证、数据完整性与不可否认性。签名者使用私钥对消息摘要进行签名，验证者使用签名者公钥验证签名。

2.4.1 签名与验证流程

1. 签名方：对消息 m 计算哈希 h = Hash(m)，使用私钥对 h 签名得到签名值 s。
2. 验证方：对收到的消息 m' 计算哈希 h' = Hash(m')，使用公钥验证签名 s 是否匹配 h'。

2.4.2 常见签名算法

2.5 混合加密体系：SSL/TLS 的密码学组合

SSL/TLS 采用混合加密策略，结合对称与非对称加密的优势：

• 握手阶段：使用非对称加密（ECDHE、RSA）协商对称密钥，使用数字签名验证证书身份。
• 记录阶段：使用对称加密（AES-GCM、ChaCha20-Poly1305）加密应用数据，使用哈希函数（HMAC）保证完整性。

2.6 密码学安全边界与 TLS 实践