密码学基础回顾：对称加密、非对称加密、哈希函数、数字信封技术

好，咱们正式开始第二讲。在动手搭建签名验签系统之前，有些底层的密码学概念必须得先理清楚。我见过不少开发同学，上来就调 API，结果密钥管理一塌糊涂，签名验签逻辑漏洞百出。说白了，这些坑大多是因为对基础原理理解不透。

这一章，我会带你快速过一遍四个核心概念：对称加密、非对称加密、哈希函数，以及它们组合起来用的数字信封技术。嗯，都是干货，没有废话。

核心观点：没有一种密码学工具是万能的。签名验签系统之所以能安全运转，靠的是多种技术的组合，而不是某一种算法的单打独斗。

对称加密，顾名思义，加密和解密用的是同一把密钥。就像你用一把钥匙锁门，也用同一把钥匙开门。常见的算法有 AES（高级加密标准）和咱们国家的 SM4。

它的优点很突出：速度快。我在做高性能网关的时候，对吞吐量要求极高，对称加密几乎是唯一的选择。AES-NI 指令集加持下，加解密延迟可以控制在微秒级。

但它的缺点也很致命：密钥分发难。你想想看，如果通信双方有 N 个人，每个人都需要一把独立的密钥，那密钥总数就是 N*(N-1)/2。100 个人的系统，就要管理 4950 把密钥。这还不算密钥在传输过程中被截获的风险。

我的经验：对称加密适合用在内部网络、或者已经通过其他方式协商好密钥的场景。比如数据库字段加密、本地文件加密。千万别在公网上直接传输对称密钥，那是找死。

非对称加密引入了一对密钥：公钥和私钥。公钥可以公开，私钥必须保密。用公钥加密的数据，只有对应的私钥能解密；反过来，用私钥签名的数据，可以用公钥验签。

常见的算法有 RSA（基于大整数分解）和 SM2（基于椭圆曲线）。我个人更推荐 SM2，同等安全强度下，它的密钥更短，计算更快。

非对称加密解决了密钥分发问题。你只需要把自己的公钥发给别人，私钥留在本地。即使公钥被截获，攻击者也拿它没办法——因为没有私钥，他解不了密。

但代价是性能。RSA 2048 位密钥的加解密速度，比 AES-256 慢了好几个数量级。所以实际工程中，没人会用非对称加密去加密大文件。

避坑指南：我曾经见过一个项目，直接用 RSA 加密 10MB 的日志文件，结果接口超时了。记住，非对称加密只适合加密小数据，比如对称密钥、哈希值。大数据加密，请交给对称加密。

哈希函数，也叫散列函数。它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）。而且这个过程是单向的——你无法从哈希值反推出原始数据。

好的哈希函数有几个特点：

在签名验签系统里，哈希函数扮演着关键角色。我们不会直接对整份文档签名——那样太慢了。而是先对文档做哈希，得到摘要，再对这个摘要签名。这样既保证了效率，又保证了完整性。

常用的哈希算法有 SHA-256、SM3。我个人习惯用 SM3，毕竟是国密标准，合规性更好。

重要提醒：哈希不是加密。加密是可逆的，哈希是不可逆的。别把这两个概念搞混了。我在面试时经常问这个问题，能答对的人不到一半。

好了，前面三个概念都讲完了。现在问题来了：对称加密快但密钥分发难，非对称加密安全但性能差，哈希函数又不能加密数据。怎么办？

答案就是数字信封。它把对称加密和非对称加密结合起来，各取所长。

流程是这样的：

接收方收到后：

你看，整个过程中，实际数据是用对称加密保护的，性能没问题。而会话密钥是用非对称加密保护的，安全性有保障。这就是数字信封的精髓。

实战经验：我在做企业级文件传输系统时，就是用数字信封来加密大文件的。每次传输生成一个新的会话密钥，用完就丢弃。这样即使某个会话密钥泄露，也只影响一次传输，不会波及其他数据。

最后，我简单串一下这些技术在签名验签系统中的位置。后面的章节会详细展开，这里先有个印象。