对称加密 - tag - 沐木https://oldletter.cn/tags/%E5%AF%B9%E7%A7%B0%E5%8A%A0%E5%AF%86/对称加密 - tag - 沐木Hugo -- gohugo.iozh-cnWed, 15 Mar 2023 00:00:00 +0000密码学基础：Hash、对称加密、非对称加密https://oldletter.cn/posts/crypto-01-fundamentals/Thu, 05 Jan 2023 00:00:00 +0000mumuhttps://oldletter.cn/posts/crypto-01-fundamentals/

作者：林 | 系列：密码学 | 适合读者：后端开发 / 对密码学感兴趣的工程师

一、为什么要懂密码学

作为开发者，你可能每天都在用密码学而不自知：

  • HTTPS 连接 → TLS 握手（非对称 + 对称加密）
  • 用户密码存储 → BCrypt/Argon2（散列函数）
  • JWT Token → HMAC-SHA256（消息认证码）
  • 支付接口签名 → RSA/SM2（数字签名）
  • 数据库敏感字段 → AES/SM4（对称加密）

密码学并非安全团队的专属，重点是每个后端工程师的基本功。本文用下限的篇幅把三大支柱讲清楚，后续每篇深入一个方向。

二、三大分类总览

能力 散列函数 对称密码 公钥密码
主要用途 完整性、派生、消息认证的组成部分 数据机密性与认证加密 密钥协商、签名，部分算法支持加密
是否可逆 不可逆 持有密钥可解密 取决于具体算法与用途
密钥 普通散列无密钥，HMAC 有密钥 双方共享密钥 公钥与私钥成对
常见算法 SHA-2、SHA-3、SM3 AES、SM4、ChaCha20 RSA、ECC、SM2

核心区别一句话：

  • Hash：单向压缩，不能解密，用于验证完整性
  • 对称加密：一把钥匙，能加能解，用于加密数据
  • 非对称加密：两把钥匙，公私配对，用于密钥交换和签名

三、散列函数（Hash）

3.1 特征

特征 说明
单向性 从哈希值无法反推出原文
固定长度 无论输入多长，输出长度固定
雪崩效应 输入改一个 bit，输出变化超过 50%
抗碰撞 找到两个不同输入产生相同输出，计算上不可行

3.2 常见算法

算法 输出长度 状态 用途
MD5 128 bit ❌ 已破解 仅用于文件校验（非安全场景）
SHA-1 160 bit ❌ 已破解 不应再使用
SHA-256 256 bit ✅ 安全 数字签名、证书、区块链
SHA-3 可变 ✅ 安全 SHA-2 的备选方案
SM3 256 bit ✅ 安全 国密体系，对标 SHA-256

3.3 代码示例

import java.security.MessageDigest;

// SHA-256
byte[] hash = MessageDigest.getInstance("SHA-256")
    .digest("hello".getBytes());

// SM3（需要 BouncyCastle）
byte[] sm3Hash = MessageDigest.getInstance("SM3")
    .digest("hello".getBytes());

3.4 典型应用

场景 做法
密码存储 BCrypt/Argon2（带盐的慢哈希）
文件完整性校验 SHA-256 摘要比对
消息认证（HMAC） HMAC-SHA256(key, message)
数字签名 先 Hash 再用私钥签 Hash 值
区块链 SHA-256 链式哈希
别用 MD5/SHA-1 做安全用途
MD5 碰撞攻击成本已低至几秒，SHA-1 也在 2017 年被 Google 实际碰撞。密码存储、签名验证等安全场景，必须用 SHA-256+ 或 SM3。

四、对称加密（Symmetric Encryption）

4.1 原理

加密和解密使用同一把密钥：

]]>对称加密：AES 与 SM4 模式选择指南https://oldletter.cn/posts/crypto-03-symmetric/Wed, 15 Mar 2023 00:00:00 +0000mumuhttps://oldletter.cn/posts/crypto-03-symmetric/

作者：林 | 系列：密码学 | 适合读者：后端开发 / 安全工程师

一、对称加密基础

对称加密使用同一把密钥进行加密和解密。当前主流的两个分组密码算法：

属性 AES SM4
全称 Advanced Encryption Standard 国密分组密码算法
标准 NIST FIPS 197 (2001) GM/T 0002 (2012)
分组长度 128 bit 128 bit
密钥长度 128 / 192 / 256 bit 128 bit
轮数 10 / 12 / 14 32
结构 SPN (代换-置换网络) 非平衡 Feistel
安全性 无已知实际攻击 无已知实际攻击

两者安全性等价（AES-128 ≈ SM4），区别在于合规要求：信创项目用 SM4，其他场景用 AES。

二、加密模式：比算法本身更重要

分组密码一次只能处理一个固定长度的数据块（16 字节）。当明文超过 16 字节时，加密模式决定了如何处理多个分组。

模式选错，算法再强也白搭。

2.1 ECB：千万别用

ECB（Electronic Codebook）每个分组独立加密：

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