4.3 · 加密基础

目标： 解释对称 vs 非对称加密、密钥长度的作用，以及香港 PKI。

加密做什么

加密用一个密钥把可读数据（明文）变成不可读数据（密文）。只有有对的密钥才能解密。

明文  ── [用密钥加密] ──▶  密文
密文  ── [用密钥解密] ──▶  明文

对称加密

一个密钥同时加解密。收发双方须事先共享相同密钥。

性质	详情
速度	非常快
例子	AES、DES（旧）、3DES
问题	如何安全共享密钥？

非对称（公钥）加密

数学上相关的两把钥匙：

• 公钥 —— 与所有人分享。
• 私钥 —— 保密。

用公钥加密  ── 只有匹配的私钥能解。
用私钥签名  ── 任何人都能用公钥验证。

性质	详情
速度	慢（远慢于对称）
例子	RSA、ECC
解决	密钥分发问题

混合方式（HTTPS 所用）

1. 浏览器与服务器用非对称加密安全交换对称会话密钥。
2. 然后切到对称加密做实际数据 —— 快。

两者之长：安全密钥交换 + 快速大批加密。

密钥长度重要

长度	对称例子	非对称例子	强度
56 位	DES	—	已破
128 位	AES-128	—	强
256 位	AES-256	—	很强
2048 位	—	RSA-2048	当代强
3072+ 位	—	RSA-3072+	面向未来

密钥越大 → 越难暴力 → 也越慢。要权衡。

香港 PKI

香港的公钥基础设施 (PKI) 由香港邮政经 e-Cert 服务运营：

• 向个人与机构签发数字证书。
• 用于法律文件的数字签名。
• 受《电子交易条例》承认。

数字签名

数字签名用发送方私钥给消息哈希签名。接收方用发送方公钥验证。

它证明：

• 真实性 —— 消息来自私钥持有人。
• 完整性 —— 消息未被改。
• 不可抵赖 —— 发送方事后不能否认签过。

考试式题目

题（5 分）： 按密钥、速度与密钥分发问题比较对称与非对称加密。解释 HTTPS 如何两者并用。

参考答案：

• 密钥：对称加密用一把共享密钥做加解密；非对称用一对 —— 公钥（广泛分享）与私钥（保密）。
• 速度：对称算法 (AES) 计算快；非对称 (RSA) 慢得多。
• 密钥分发：对称需要事先用安全通道共享密钥；非对称允许公钥公开传递解决了此问题。
• HTTPS 两者合用：浏览器用服务器公钥（来自证书）安全送出新生成的对称会话密钥；后续流量用对称加密以求性能，只有那一次密钥交换用慢的非对称算法。

关键要点

• 对称 = 一密钥、快。
• 非对称 = 两密钥、慢、解决密钥分发。
• 密钥越大 = 加密越强。
• HTTPS 用混合方案。

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