前言
加密是数字安全的支柱，有不同的形式。其中，对称加密和非对称加密是两大支柱。每种加密都有特定的目的，利用独特的密钥机制来保护数据。
在本文中，我们将分解这些方法的工作原理，强调它们的优势，并解释何时使用每种方法以获得最佳安全性。
什么是对称加密？
对称加密是一种加密类型，在加密和解密数据时使用相同的密钥。几十年来，这种方法一直是密码学的基础，尤其因其速度和效率而备受推崇。当需要快速加密大量数据时，对称加密通常是首选。
一些常用的对称加密算法包括
AES（高级加密标准）：AES 以其高度的安全性和速度而著称，广泛应用于政府、军事和商业领域。
DES（数据加密标准）：尽管因其安全性较弱而大部分被 AES 所取代，但 DES 为许多加密系统奠定了基础。
Blowfish：一种快速、紧凑的加密方法，常用于对速度要求较高的软件应用中。这些算法是根据所需的安全级别和可用的处理能力来选择的。
对称加密的工作原理
在对称加密中，使用单一密钥来保护数据安全。下面是这一过程的基本分解：
明文：需要加密的原始数据或信息。
加密：使用单个密钥对明文进行加密，得到密文（一种无法读取的格式）。
解密：然后使用相同的密钥将密文转换回可读的明文。
例如，设想有两个人，爱丽丝和鲍勃，他们想要进行安全通信。如果爱丽丝要向鲍勃发送信息，她会使用共享密钥对信息进行加密。然后，鲍勃可以使用相同的密钥对信息进行解密，确保只有他们才能读取信息。
对称加密的优势
✅速度和效率：由于对称加密所需的计算步骤较少，因此通常比其他方法更快、更高效，是大数据量的理想选择。
✅强大的批量数据保护：对称加密中使用的强大算法非常适合大规模数据保护。
✅较低的计算成本：由于只使用一个密钥和较少的处理步骤，因此系统资源成本较低。
这些优势使对称加密成为需要高速加密的环境中的热门选择。
对称加密的缺点
❌密钥分发问题：双方需要拥有相同的密钥，而这很难在开放网络上安全共享。如果密钥在传输过程中被截获，数据就会变得脆弱。
❌可扩展性有限：随着用户数量的增加，密钥管理变得具有挑战性。每对用户都需要一个唯一的密钥，这在大型企业中很难管理。
在难以进行安全密钥交换或需要在众多用户之间进行扩展的情况下，这些缺点使对称加密变得不那么理想。
什么是非对称加密？
与对称加密不同，非对称加密使用公钥和私钥来加密和解密数据。这种方法无需共享相同的密钥，因为一个密钥（公共密钥）用于加密，另一个密钥（私人密钥）用于解密。
非对称加密也称为公开密钥加密，通常用于安全在线通信、数字签名和 SSL/TLS 协议在网络浏览器和服务器之间建立安全连接。
一些广泛使用的非对称加密算法包括
RSA（Rivest-Shamir-Adleman）：RSA 是最常见的公钥加密系统之一，以其安全性和多功能性而闻名。
ECC（椭圆曲线加密法）：ECC 以较短的密钥长度提供较高的安全性，对于移动设备来说更快、更高效。
DSA（数字签名算法）：DSA 主要用于数字签名，可确保数据的真实性和完整性。
每种算法都具有独特的优势，并根据系统的具体安全需求进行选择。
非对称加密的工作原理
非对称加密过程涉及两个密钥，它们共同确保数据安全：
公钥：用于加密数据。此密钥公开共享，任何人都可以使用它来加密信息。
私钥：用于解密数据。该密钥是保密的，只有接收方知道。
例如，假设 Alice 想要向 Bob 发送一条安全信息。她使用鲍勃的公开密钥对信息进行加密。当鲍勃收到加密信息时，他会使用自己的私人密钥进行解密。即使加密信息被截获，也只有鲍勃能读取，因为他是唯一拥有私人密钥的人。
非对称加密的优势
✅可扩展性：单个公开密钥可与多个用户共享，使非对称加密在大型网络中更具可扩展性。
✅简化密钥共享：只需公开共享公钥，无需安全分发密钥。
✅提高开放网络的安全性：只有接收者的私人密钥才能解密数据，因此即使公开密钥被广泛使用，数据也是安全的。
✅数字签名功能：非对称加密可实现数字签名，确认发件人身份和数据完整性。
这些优势使非对称加密成为公共网络安全通信和验证数据真实性的绝佳选择。
非对称加密的缺点
❌复杂性：实施非对称加密可能更加复杂，特别是在安全私钥管理方面。
计算需求：与对称加密相比，非对称加密速度较慢，需要更多计算能力。
大数据集性能差：由于其复杂性，加密大文件通常不切实际。
❌更大的密钥大小：与对称加密相比，它需要更长的密钥才能获得同等的安全性，从而增加了处理需求。
这些缺点使得非对称加密虽然在安全密钥交换和数字验证方面表现出色，但却不太适合大规模数据加密。
对称加密与非对称加密：并排比较
| 特性 | 对称加密 | 非对称加密 |
|---|---|---|
| 主要用途 | 加密和解密密钥相同 | 公钥和私钥对 |
| 密钥分布 | 要求各方进行安全的密钥交换 | 可公开共享公钥 |
| 速度 | 通常速度更快，对海量数据更有效 | 速度更慢，计算量更大 |
| 使用案例 | 批量数据加密、文件存储、数据库 | 安全传输、数字签名 |
| 安全性 | 适用于私人、受控环境 | 为可能公开共享的开放网络提供更高的安全性 |
| 可扩展性 | 可扩展性较差，多用户密钥管理更复杂 | 可扩展性更强，因为公钥可与多个用户共享 |
| 算法 | AES、DES、Blowfish | RSA、ECC、DSA |
应用和用例
对称加密和非对称加密都是现代安全不可或缺的一部分，在网络安全框架中各有独特的作用：
常用的对称加密技术
批量数据加密：由于效率高，对称加密是快速加密大量数据的理想选择。
数据库和文件存储加密：通常用于保护静态敏感数据，确保只有拥有正确密钥的授权用户才能访问数据。
内部通信：在可以管理安全密钥分配的封闭网络中，对称加密可提供可靠的安全性。
常用的非对称加密技术
安全网页浏览（SSL/TLS）：非对称加密可确保在线活动的安全连接，允许用户交换密码和信用卡号等敏感信息。
数字签名：RSA 和 DSA 等非对称加密算法有助于验证电子邮件、合同和文件等数字通信的真实性和完整性。
电子邮件加密：电子邮件加密服务（如PGP（Pretty Good Privacy））使用公钥对和私钥对，确保只有目标收件人才能阅读邮件。
许多系统使用混合加密模式，将对称加密和非对称加密结合起来，以发挥两者的优势。例如，SSL/TLS 协议从非对称加密开始，安全地交换对称密钥，然后在会话期间用于快速数据加密。
现代网络安全中的对称加密与非对称加密
对称和非对称加密在保护从个人通信到国家基础设施的一切方面都发挥着至关重要的作用。
数字身份保护：非对称加密通过保护与在线档案、银行业务和其他敏感平台相关的私人密钥，确保数字身份的安全。
政府系统和国家安全：政府机构依靠对称加密来保证批量数据的安全，依靠非对称加密来保证跨部门和与外部实体的安全通信。
分层安全模型：这两种方法通常在网络安全框架中结合使用。例如，零信任安全模式可能会使用对称加密来保护静态数据，而非对称加密则可确保公共网络传输数据的安全。
在对称加密和非对称加密之间做出选择
选择对称 加密还是非对称加密取决于您的具体需求和环境。以下是几种情况，可作为决策参考：
混合方法：许多系统使用混合加密模式，将对称加密的速度和非对称加密的安全密钥交换结合起来。这对于安全的在线交易尤其有用，因为非对称加密可确保会话密钥的安全，而对称加密可处理实际的数据传输。
何时使用对称加密：在需要快速加密大量数据并有安全的密钥交换方式时，请使用对称加密。它通常用于安全数据存储、大型文件传输和受控环境下的内部通信。
何时使用非对称加密：非对称加密最适合用于保护各方之前未交换密钥的数据。如果要优先确保未知方或公共网络之间的安全通信，非对称加密可确保只有目标收件人才能解密数据。这种方法是安全电子邮件、数字签名和 SSL/TLS 协议的理想选择。
来源：https://www.ssldragon.com/zh/blog/symmetric-asymmetric-encryption/
