4.3 · 加密基礎

目標： 解釋對稱 vs 非對稱加密、密鑰長度的作用，以及香港 PKI。

加密做什麼

加密用一個密鑰把可讀資料（明文）變成不可讀資料（密文）。只有有對的密鑰才能解密。

明文  ── [用密鑰加密] ──▶  密文
密文  ── [用密鑰解密] ──▶  明文

對稱加密

一個密鑰同時加解密。收發雙方須事先共享相同密鑰。

性質	詳情
速度	非常快
例子	AES、DES（舊）、3DES
問題	如何安全共享密鑰？

非對稱（公鑰）加密

數學上相關的兩把鑰匙：

• 公鑰 —— 與所有人分享。
• 私鑰 —— 保密。

用公鑰加密  ── 只有匹配的私鑰能解。
用私鑰簽名  ── 任何人都能用公鑰驗證。

性質	詳情
速度	慢（遠慢於對稱）
例子	RSA、ECC
解決	密鑰分發問題

混合方式（HTTPS 所用）

1. 瀏覽器與服務器用非對稱加密安全交換對稱會話密鑰。
2. 然後切到對稱加密做實際資料 —— 快。

兩者之長：安全密鑰交換 + 快速大批加密。

密鑰長度重要

長度	對稱例子	非對稱例子	強度
56 位	DES	—	已破
128 位	AES-128	—	強
256 位	AES-256	—	很強
2048 位	—	RSA-2048	當代強
3072+ 位	—	RSA-3072+	面向未來

密鑰越大 → 越難暴力 → 也越慢。要權衡。

香港 PKI

香港的公鑰基礎設施 (PKI) 由香港郵政經 e-Cert 服務運營：

• 向個人與機構簽發數字證書。
• 用於法律文件的數字簽名。
• 受《電子交易條例》承認。

數字簽名

數字簽名用發送方私鑰給消息哈希簽名。接收方用發送方公鑰驗證。

它證明：

• 真實性 —— 消息來自私鑰持有人。
• 完整性 —— 消息未被改。
• 不可抵賴 —— 發送方事後不能否認簽過。

考試式題目

題（5 分）： 按密鑰、速度與密鑰分發問題比較對稱與非對稱加密。解釋 HTTPS 如何兩者並用。

參考答案：

• 密鑰：對稱加密用一把共享密鑰做加解密；非對稱用一對 —— 公鑰（廣泛分享）與私鑰（保密）。
• 速度：對稱演算法 (AES) 計算快；非對稱 (RSA) 慢得多。
• 密鑰分發：對稱需要事先用安全通道共享密鑰；非對稱允許公鑰公開傳遞解決了此問題。
• HTTPS 兩者合用：瀏覽器用服務器公鑰（來自證書）安全送出新生成的對稱會話密鑰；後續流量用對稱加密以求性能，只有那一次密鑰交換用慢的非對稱演算法。

關鍵要點

• 對稱 = 一密鑰、快。
• 非對稱 = 兩密鑰、慢、解決密鑰分發。
• 密鑰越大 = 加密越強。
• HTTPS 用混合方案。

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