对称加密和非对称加密：比较分析

现代密码学分为两个主要分支：对称和非对称。对称加密通常等同于对称密钥加密，而非对称则包括两个基本应用：公钥加密和数字签名。

该分类可以按以下方式构建：

对称密钥加密:

• 对称密钥加密

非对称加密(或公钥加密):

• 非对称加密
• 数字签名 (有或没有加密)

在本文中，我们将重点研究对称密钥加密和非对称加密算法。

对称密钥加密和非对称加密之间的区别

这两种方法之间的主要区别在于使用的密钥数量。对称密钥加密算法使用一个唯一的密钥，而非对称算法则使用一对相关但不同的密钥。这种表面上的简单性带来了重要的功能和应用差异。

密钥之间的关系

在对称密钥加密中，算法生成密钥作为比特序列，用于加密和解密信息。使用这些密钥的方式区分了对称方法和非对称方法。

对称密钥加密采用相同的密钥进行两种操作，而非对称加密则使用一把密钥进行加密，另一把密钥进行解密。在非对称系统中，公钥(可以自由分享，但私钥)必须保密。

例如，如果安娜以对称密钥加密的方式向卡洛斯发送消息，她必须提供给他用于加密的相同密钥。这意味着，如果第三方截获了通讯，他们可能会访问加密的内容。

相反，如果安娜使用非对称加密方法，她将使用卡洛斯的公钥对消息进行加密，卡洛斯将使用他的私钥进行解密。因此，非对称加密提供了更高的安全性，因为即使有人截获了消息并获得了公钥，他们也无法解密这些消息。

密钥的长度

两种加密类型之间的另一个显著区别是密钥的长度，以位为单位测量，并与每种算法的安全级别直接相关。

在对称系统中，密钥是随机选择的，其长度通常在 128 到 256 位之间，具体取决于所需的安全级别。在非对称加密中，公钥和私钥之间必须存在数学关系，这意味着它们通过特定公式相互关联。因此，攻击者可能会利用这种模式来破解加密，因此非对称密钥必须显著更长，以提供相同水平的安全性。长度差异非常明显，以至于 128 位的对称密钥和 2048 位的非对称密钥提供的保护水平大致相同。

优势与劣势

每种加密类型都有其自身的优缺点。对称密钥加密算法显著更快，并且需要更少的计算资源，但其主要缺点是密钥的分发。在使用相同的密钥进行加密和解密时，必须与所有需要访问的人共享，这自然会产生一定的风险 (如前所述)。

另一方面，非对称加密通过使用公钥加密和私钥解密来解决密钥分发问题。然而，非对称系统的速度相较于对称系统要慢得多，并且由于密钥的长度，处理能力的需求也大得多。

实际应用

( 对称密钥加密

由于其速度，对称密钥加密被广泛用于保护当前许多计算机系统中的信息。例如，美国政府使用高级加密标准)AES###来加密机密信息。AES取代了1970年代开发的旧数据加密标准(DES)，作为对称密钥加密标准。

( 非对称加密

非对称加密应用于多个用户可能需要加密和解密消息或数据包的系统，特别是在速度和处理能力不是优先考虑的情况下。一个简单的例子是加密电子邮件，其中可以使用公钥加密消息，而使用私钥解密它们。

) 混合系统

在许多应用中，对称密钥加密和非对称加密相结合。一个显著的例子是安全套接字层协议###SSL###和传输层安全协议(TLS)，它们旨在提供互联网安全通信。目前，SSL协议被认为不安全，不建议使用，而TLS协议被认为是安全的，并被现代网页浏览器广泛使用。

在加密货币中使用加密

许多加密货币钱包实施加密方法，以为最终用户提供更高的安全性。当用户为其钱包文件设置密码时，应用加密算法，该密码用于访问软件。

然而，由于比特币和其他加密货币使用一对公钥和私钥，存在一个错误的观念，即区块链系统使用非对称加密算法。正如前面提到的，非对称加密和数字签名是非对称密码学的两个主要应用对称密钥加密(o公钥)。

重要的是要强调，并不是所有的数字签名系统都使用加密，即使它们提供公钥和私钥。事实上，消息可以在不使用加密的情况下进行数字签名。RSA 是一个可以用于签署加密消息的算法，但在比特币中使用的数字签名算法 ECDSA( 不包含加密。

最终反思

对称密钥加密和非对称加密在当前数字环境中保护信息和机密通信方面发挥着至关重要的作用。这两种方法都很有价值，因为它们各自具有优缺点，决定了它们在不同场景中的应用。随着加密技术的发展以应对更复杂的威胁，对称和非对称加密系统将继续是计算机安全的基础。