对称加密和非对称加密：比较分析

现代密码学主要分为两个分支：对称密码学和非对称密码学。对称加密通常与对称密码学同义，而非对称密码学则涵盖两个基本应用：非对称加密和数字签名。

这种分类可以表示为以下方式：

对称密钥密码学：

• 对称加密

非对称密码学 (公钥):

• 非对称加密
• 数字签名 ( 有或没有加密 )

在本文中，我们将重点讨论对称加密和非对称加密算法。

对称加密与非对称加密的区别

加密算法通常分为两种类型：对称和非对称。根本的区别在于，对称算法使用一个密钥，而非对称算法使用两个相关但不同的密钥。这看似简单的区别在这两种方法及其应用之间意味着重要的功能变化。

密钥之间的关系

在密码学中，加密算法生成的密钥是用于编码和解码信息的秘密比特序列。这些密钥的使用方式区分了对称方法和非对称方法。

对称算法使用相同的密钥进行两种操作，而非对称算法则使用一个密钥进行加密，另一个密钥进行解密。在非对称系统中，称为公钥的加密密钥可以自由共享。相反，解密密钥是私密的，必须保密。

例如，如果安娜给卡洛斯发送了一条使用对称加密保护的消息，她必须提供用于加密的相同密钥。这意味着如果攻击者拦截了通信，他们可能会访问加密的信息。

然而，如果安娜使用非对称方法，她将用卡洛斯的公钥加密消息，卡洛斯将用他的私钥解密。因此，非对称加密提供了更高的安全性，因为即使有人拦截了消息并获得了公钥，也无法对此做任何事情。

密钥长度

对称加密和非对称加密之间的另一个功能性差异与密钥的长度有关，长度以位为单位，并直接与每种算法的安全级别相关。

在对称系统中，密钥是随机选择的，通常接受的长度在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，也就是说，它们通过特定的数学公式相互关联。因此，攻击者可能会利用这个模式来破解加密，而非对称密钥必须更长，以提供相应的安全级别。密钥长度的差异是如此显著，以至于128位的对称密钥和2048位的非对称密钥提供的安全级别大致相同。

优点与缺点

这两种加密类型之间存在优势和劣势。对称算法明显更快，所需的计算能力较低，但其主要缺点是密钥的分发。由于使用同一密钥进行加密和解密，因此必须与所有需要访问的人共享，这自然会带来一定的风险 (如前所述)。

在这一方面，非对称加密通过使用公钥进行加密和私钥进行解密来解决密钥分发的问题。缺点是，与对称加密相比，非对称系统明显更慢，并且由于密钥的长度，需求的处理能力要高得多。

实际应用

对称加密

由于其速度，对称加密被广泛用于保护现代计算机系统中的信息。例如，美国政府使用高级加密标准(AES)对机密信息进行编码。AES取代了20世纪70年代开发的旧数据加密标准(DES)，作为一种对称加密标准。

非对称加密

非对称加密可以应用于多个用户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。这种系统的一个简单示例是加密电子邮件，在这种情况下，可以使用公钥来编码消息，使用私钥来解码消息。

混合系统

在许多应用中，对称加密和非对称加密相结合。这些混合系统的一个显著例子是传输层安全协议(TLS)，旨在提供安全的互联网通信。目前，TLS协议被认为是安全的，并被所有现代网页浏览器广泛使用。

在加密货币中的加密使用

许多加密货币钱包实施加密方法，以向最终用户提供额外的安全级别。当用户为其钱包文件设置密码时，会使用加密算法，该密码用于访问软件。

然而，由于Gate和其他加密货币平台使用一对公钥和私钥，因此存在一种误解，即区块链系统使用非对称加密算法。然而，如前所述，非对称加密和数字签名是非对称加密的两个主要应用 (公钥密码学)。

因此，并非所有数字签名系统都使用加密，即使它们提供公钥和私钥。实际上，一条消息可以在不使用加密的情况下进行数字签名。RSA 是可以用于对加密消息进行签名的算法的一个例子，但在 Gate ( 中使用的数字签名算法称为 ECDSA)，并不包含加密。

最终反思

对称加密和非对称加密在确保当今数字世界信息安全和保密通信中发挥着至关重要的作用。这两种加密类型都很有用，因为它们各自具有优缺点，因此适用于不同的场景。随着密码学作为一门科学不断发展，以保护免受更复杂和严重的威胁，对称和非对称加密系统将继续在信息安全中保持相关性。