密码学基础回顾：对称加密与非对称加密、哈希函数、数字签名原理、密钥管理基础

各位同学，欢迎来到第二章。在正式进入 TEE 签名验签之前，咱们得先把密码学这块地基夯实了。我见过不少项目，TEE 环境搭得漂漂亮亮，结果密钥管理一塌糊涂，最后安全防线形同虚设。说白了，密码学基础不牢，上层建筑再花哨也没用。

这一章我会带着大家快速过一遍核心概念。别担心，我不会堆公式，咱们用工程师的视角来拆解。

2.1 对称加密：一把钥匙开一把锁

对称加密，顾名思义，加密和解密用的是同一把密钥。就像你家的门锁，用同一把钥匙锁门和开门。

核心特点：

• 速度快：适合加密大量数据。我在项目中处理过 GB 级别的日志加密，对称加密几乎是唯一选择。
• 密钥分发难：这是它最大的痛点。怎么把密钥安全地交给对方？你想想看，如果通过网络传输密钥，那密钥本身就可能被截获。

常见算法：

2.2 非对称加密：公钥私钥，各司其职

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。这解决了对称加密的密钥分发难题。

两种核心用法：

• 加密：用公钥加密，只有对应的私钥能解密。适合别人给你发密文。
• 签名：用私钥签名，别人用公钥验证。适合证明“这东西是我发的”。

常见算法：

2.3 哈希函数：数据的数字指纹

哈希函数能把任意长度的数据，映射成一个固定长度的摘要。它有几个关键特性：

• 单向性：从摘要反推原始数据，理论上不可能。
• 抗碰撞性：很难找到两个不同的输入，产生相同的输出。
• 雪崩效应：输入改一个比特，输出会面目全非。

常见算法：

2.4 数字签名原理：签名与验签的完整流程

数字签名是哈希函数和非对称加密的完美结合。它的核心目标是：身份认证 + 数据完整性 + 不可否认性。

签名流程（发送方）：

1. 对原始消息做哈希，得到摘要。
2. 用发送方的私钥对摘要加密，生成签名。
3. 将原始消息和签名一起发送给接收方。

验签流程（接收方）：

1. 收到消息和签名后，对原始消息做同样的哈希，得到摘要 A。
2. 用发送方的公钥对签名解密，得到摘要 B。
3. 比较摘要 A 和摘要 B。如果一致，验签通过。

为什么会这样？因为只有持有私钥的人才能生成正确的签名。公钥是公开的，谁都可以验签，但伪造不了签名。

2.5 密钥管理基础：安全的核心命脉

密钥管理是密码学里最容易被忽视、但也是最致命的一环。算法再强，密钥泄露了，一切归零。

密钥生命周期：

• 生成：必须在可信环境中生成。在 TEE 中，我们通常用硬件随机数生成器。
• 存储：私钥必须加密存储，最好由硬件安全模块（HSM）或 TEE 保护。
• 分发：公钥可以通过证书链分发，私钥永远不分发。
• 使用：限制使用次数和场景，避免滥用。
• 轮换：定期更换密钥，降低单点泄露的风险。
• 销毁：密钥不再使用时，必须安全擦除，不能留痕迹。

2.6 对称 vs 非对称：如何选择？

在实际系统中，两者通常是配合使用的。比如 TLS 握手时，先用非对称加密协商出一个对称密钥，然后用对称加密传输数据。这就是所谓的混合加密。在 TEE 场景下，我们也会用类似思路：用非对称签名做身份认证，用对称加密保护 Enclave 内部数据。