1. 密码学基础回顾：对称加密与非对称加密、哈希函数与消息认证码、数字签名与证书体系

各位好，我是老周。做密码套件迁移这行十几年了，踩过的坑比写过的代码还多。今天咱们先打好地基——把密码学里最核心的几个概念捋一遍。别嫌基础，我见过不少迁移事故，根子就在这些基础概念没吃透。

1.1 对称加密：一把钥匙开一把锁

对称加密，说白了就是加密和解密用同一把密钥。你想想看，就像你家大门钥匙——锁门用它，开门也用它。

常见的对称加密算法有：

• AES（Advanced Encryption Standard）—— 目前最主流，密钥长度128/192/256位
• DES —— 老了，56位密钥，现在暴力破解也就几天的事
• 3DES —— DES的加强版，但效率低，我建议新项目别碰
• SM4 —— 国密标准，国内项目必备

我在2018年帮一家金融公司做系统迁移时，发现他们还在用3DES加密交易流水。问为什么？答曰"一直这么用"。我当场给他们算了一笔账：换成AES-256，吞吐量能提升3倍，而且安全性高两个数量级。嗯，后来他们连夜改了。

1.2 非对称加密：公钥私钥，各司其职

非对称加密解决了密钥分发的问题。它有一对密钥：公钥公开给所有人，私钥自己藏好。公钥加密的数据，只有对应的私钥能解开；反过来，私钥签名的数据，公钥可以验证。

主流算法：

• RSA —— 最经典，2048位起步，4096位更稳妥
• ECC（椭圆曲线）—— 密钥更短，性能更好，比如256位ECC ≈ 3072位RSA
• SM2 —— 国密椭圆曲线算法

特性	对称加密	非对称加密
密钥数量	1个（共享密钥）	2个（公钥+私钥）
加密速度	快（硬件加速友好）	慢（比对称慢100-1000倍）
密钥分发	困难	容易（公钥随便发）
典型用途	数据加密	密钥交换、数字签名

1.3 哈希函数：数据的指纹

哈希函数能把任意长度的数据，压缩成固定长度的"摘要"。而且它有个特性：不可逆——你没法从摘要反推出原文。

常见的哈希算法：

• MD5 —— 128位，已破，别用了。我曾经在审计时发现某系统还在用MD5存密码……
• SHA-1 —— 160位，2017年Google宣布碰撞攻击成功，淘汰
• SHA-256 —— 256位，目前安全，推荐
• SM3 —— 国密哈希，256位输出

1.4 消息认证码：防篡改的封条

光有哈希还不够——如果有人同时篡改数据和哈希值，你根本发现不了。消息认证码（MAC）解决了这个问题：它用共享密钥对数据做带密钥的哈希。

主流方案：

• HMAC（Hash-based MAC）—— 最常用，比如HMAC-SHA256
• CMAC（Cipher-based MAC）—— 基于分组密码
• GMAC（Galois MAC）—— GCM模式的一部分

我个人的习惯是：API接口签名用HMAC-SHA256，既简单又安全。记得密钥要定期轮换，别一个密钥用十年。

1.5 数字签名：电子世界的盖章

数字签名 = 哈希 + 非对称加密。流程是这样的：

1. 发送方对数据做哈希
2. 用私钥加密哈希值，得到签名
3. 接收方用公钥解密签名，得到哈希值
4. 接收方自己算一遍数据的哈希，对比是否一致

这样就同时保证了完整性（数据没被改）和不可否认性（发送方赖不掉）。

1.6 证书体系：谁来证明公钥是真的？

你拿到一个公钥，怎么确定它真的是对方的？万一中间人换掉了呢？这就是数字证书要解决的问题。

证书 = 公钥 + 身份信息 + CA的数字签名。CA（证书颁发机构）是个可信第三方，它用自己的私钥给你的公钥签名，证明"这个公钥确实属于这个实体"。

证书链是这样的：

• 根证书 —— 自签名，浏览器/操作系统内置
• 中间证书 —— 由根CA签发
• 终端证书 —— 由中间CA签发，给具体网站或服务用

我记得有一次帮客户排查TLS握手失败，查了两天才发现是中间证书没配全。客户端只收到了终端证书，但找不到中间证书来验证链。嗯，从那以后我每次部署都会用 openssl verify 检查一遍证书链。

1.7 知识体系总览

下面这张图把今天讲的核心概念串起来了。我建议你保存下来，以后做迁移方案时对照着看。

1.8 实战中的常见误区

最后，我把自己这些年见过的坑列出来，你对照着自查一下：

• 误区一：用MD5存密码。别笑，2023年我还审计到过这样的系统。正确做法是用bcrypt或Argon2。
• 误区二：RSA密钥长度用1024位。现在1024位已经能被破解了，至少2048位起步。
• 误区三：证书过期不监控。我见过某大厂线上服务证书过期3天才发现，用户全在报错。
• 误区四：把哈希当加密用。哈希不可逆，加密可逆，这是两码事。