對稱加密和非對稱加密：比較分析

現代密碼學主要分爲兩個分支：對稱密碼學和非對稱密碼學。對稱加密通常與對稱密碼學同義，而非對稱密碼學則涵蓋兩個基本應用：非對稱加密和數字籤名。

這種分類可以表示爲以下方式：

對稱密鑰密碼學：

• 對稱加密

非對稱密碼學 (公鑰):

• 非對稱加密
• 數字籤名 ( 有或沒有加密 )

在本文中，我們將重點討論對稱加密和非對稱加密算法。

對稱加密與非對稱加密的區別

加密算法通常分爲兩種類型：對稱和非對稱。根本的區別在於，對稱算法使用一個密鑰，而非對稱算法使用兩個相關但不同的密鑰。這看似簡單的區別在這兩種方法及其應用之間意味着重要的功能變化。

密鑰之間的關係

在密碼學中，加密算法生成的密鑰是用於編碼和解碼信息的祕密比特序列。這些密鑰的使用方式區分了對稱方法和非對稱方法。

對稱算法使用相同的密鑰進行兩種操作，而非對稱算法則使用一個密鑰進行加密，另一個密鑰進行解密。在非對稱系統中，稱爲公鑰的加密密鑰可以自由共享。相反，解密密鑰是私密的，必須保密。

例如，如果安娜給卡洛斯發送了一條使用對稱加密保護的消息，她必須提供用於加密的相同密鑰。這意味着如果攻擊者攔截了通信，他們可能會訪問加密的信息。

然而，如果安娜使用非對稱方法，她將用卡洛斯的公鑰加密消息，卡洛斯將用他的私鑰解密。因此，非對稱加密提供了更高的安全性，因爲即使有人攔截了消息並獲得了公鑰，也無法對此做任何事情。

密鑰長度

對稱加密和非對稱加密之間的另一個功能性差異與密鑰的長度有關，長度以位爲單位，並直接與每種算法的安全級別相關。

在對稱系統中，密鑰是隨機選擇的，通常接受的長度在128到256位之間，具體取決於所需的安全級別。在非對稱加密中，公鑰和私鑰之間必須存在數學關係，也就是說，它們通過特定的數學公式相互關聯。因此，攻擊者可能會利用這個模式來破解加密，而非對稱密鑰必須更長，以提供相應的安全級別。密鑰長度的差異是如此顯著，以至於128位的對稱密鑰和2048位的非對稱密鑰提供的安全級別大致相同。

優點與缺點

這兩種加密類型之間存在優勢和劣勢。對稱算法明顯更快，所需的計算能力較低，但其主要缺點是密鑰的分發。由於使用同一密鑰進行加密和解密，因此必須與所有需要訪問的人共享，這自然會帶來一定的風險 (如前所述)。

在這一方面，非對稱加密通過使用公鑰進行加密和私鑰進行解密來解決密鑰分發的問題。缺點是，與對稱加密相比，非對稱系統明顯更慢，並且由於密鑰的長度，需求的處理能力要高得多。

實際應用

對稱加密

由於其速度，對稱加密被廣泛用於保護現代計算機系統中的信息。例如，美國政府使用高級加密標準(AES)對機密信息進行編碼。AES取代了20世紀70年代開發的舊數據加密標準(DES)，作爲一種對稱加密標準。

非對稱加密

非對稱加密可以應用於多個用戶需要加密和解密消息或數據包的系統，特別是在速度和處理能力不是優先考慮的情況下。這種系統的一個簡單示例是加密電子郵件，在這種情況下，可以使用公鑰來編碼消息，使用私鑰來解碼消息。

混合系統

在許多應用中，對稱加密和非對稱加密相結合。這些混合系統的一個顯著例子是傳輸層安全協議(TLS)，旨在提供安全的互聯網通信。目前，TLS協議被認爲是安全的，並被所有現代網頁瀏覽器廣泛使用。

在加密貨幣中的加密使用

許多加密貨幣錢包實施加密方法，以向最終用戶提供額外的安全級別。當用戶爲其錢包文件設置密碼時，會使用加密算法，該密碼用於訪問軟件。

然而，由於Gate和其他加密貨幣平台使用一對公鑰和私鑰，因此存在一種誤解，即區塊鏈系統使用非對稱加密算法。然而，如前所述，非對稱加密和數字籤名是非對稱加密的兩個主要應用 (公鑰密碼學)。

因此，並非所有數字籤名系統都使用加密，即使它們提供公鑰和私鑰。實際上，一條消息可以在不使用加密的情況下進行數字籤名。RSA 是可以用於對加密消息進行籤名的算法的一個例子，但在 Gate ( 中使用的數字籤名算法稱爲 ECDSA)，並不包含加密。

最終反思

對稱加密和非對稱加密在確保當今數字世界信息安全和保密通信中發揮着至關重要的作用。這兩種加密類型都很有用，因爲它們各自具有優缺點，因此適用於不同的場景。隨着密碼學作爲一門科學不斷發展，以保護免受更復雜和嚴重的威脅，對稱和非對稱加密系統將繼續在信息安全中保持相關性。