2. 密码学基础回顾
说实话，很多做IoT的同学一上来就问我：“密钥体系到底怎么搭？”我的回答永远是——先把密码学基础打牢。你想想看，连加密算法都选不对，后面的密钥分发、证书管理全是空中楼阁。
这一章，我就带你快速过一遍IoT里最常用的三类密码学工具：对称加密、非对称加密、哈希函数。不扯数学公式，只讲工程选型。
对称加密：AES为什么是IoT的标配？
对称加密，说白了就是加密和解密用同一把钥匙。速度快、开销小，非常适合资源受限的IoT设备。
目前业界公认的对称加密标准是AES（Advanced Encryption Standard）。我个人习惯在项目里优先选AES-128，为什么？因为128位密钥的安全强度已经足够对抗目前已知的所有攻击手段，而且比AES-256快不少。
我在项目中遇到过一件事：某款智能门锁用AES-ECB模式加密开锁指令。结果呢？同样的指令每次加密结果都一样，攻击者直接重放攻击就能开门。嗯，这里要注意——ECB模式在IoT里基本是禁区，千万别用。
| AES模式 | 适用场景 | IoT推荐度 |
|---|---|---|
| ECB | 几乎不适用 | ❌ 不推荐 |
| CBC | 文件加密、固件加密 | ⚠️ 需配合HMAC |
| GCM | 网络通信、消息加密 | ✅ 强烈推荐 |
| CCM | 低功耗无线协议（如Zigbee） | ✅ 适合受限设备 |
非对称加密：RSA vs ECC，IoT里怎么选？
非对称加密用一对密钥：公钥加密、私钥解密。它解决了对称加密最头疼的问题——密钥分发。但代价是计算量大、速度慢。
IoT里非对称加密主要干三件事：
- 密钥协商：比如TLS握手时交换会话密钥
- 数字签名：固件签名、设备身份认证
- 证书验证：PKI体系的基础
RSA和ECC是两大主流。我个人的经验是：新项目优先选ECC。为什么？
你看这张对比表就明白了：
| 对比维度 | RSA-2048 | ECC P-256 |
|---|---|---|
| 密钥长度 | 2048位 | 256位 |
| 签名速度 | 慢 | 快 |
| 验签速度 | 快 | 慢（但可接受） |
| 安全强度 | 中等 | 高（同等强度下密钥更短） |
| IoT适用性 | 适合服务端 | 适合设备端 |
我曾经踩过一个坑：某项目用RSA-2048做固件签名验证，结果设备启动时验签花了将近3秒。用户投诉说“开机太慢”。后来换成ECC P-256，验签时间降到200毫秒以内。你想想看，用户体验差距有多大。
哈希函数：SHA-256为什么是IoT的“指纹”担当？
哈希函数不是加密，它是一类单向函数——输入任意长度数据，输出固定长度的摘要。而且不可逆、抗碰撞。
SHA-256是目前IoT里最常用的哈希算法。它输出256位（32字节）的摘要，安全强度足够。
哈希函数在IoT里的典型用途：
- 固件完整性校验：下载固件后算一遍哈希，和官方发布的对比
- 密码存储：存密码的哈希值，不存明文
- 消息认证码（HMAC）：结合密钥验证消息完整性
- 数字签名的基础：先对消息哈希，再对哈希值签名
我在项目中遇到过一个问题：某团队用MD5做固件校验，结果被攻击者伪造了固件。MD5的碰撞攻击在2004年就被公开了，到现在快20年了，居然还有人用。嗯，这里要强调——MD5和SHA-1在IoT里已经不安全了，最低标准是SHA-256。
三种算法在IoT中的协同工作
实际项目中，这三种算法不是孤立使用的。它们经常配合起来干活。我画了一张图，帮你理清它们的关系：
这张图展示了一个典型的IoT安全通信流程：设备和服务端先用ECC协商密钥，然后用AES加密实际数据，同时用SHA-256保证固件和消息的完整性。三者缺一不可。
IoT选型总结：一张表说清楚
| 算法类型 | 推荐算法 | IoT选型要点 |
|---|---|---|
| 对称加密 | AES-128-GCM | 硬件加速支持、GCM模式自带认证、密钥长度128位足够 |
| 非对称加密 | ECC P-256 | 密钥短、签名快、适合资源受限设备；RSA-2048仅用于兼容旧系统 |
| 哈希函数 | SHA-256 | 安全强度高、输出长度适中、硬件支持广泛 |
好了，密码学基础就回顾到这里。记住一句话：对称加密管速度、非对称加密管分发、哈希函数管完整性。这三板斧用好了，IoT密钥体系的地基就稳了。