第 2 章：密码学基础 —— 信息的"锁"与"钥匙"¶

场景： 你要给朋友寄一封密信，不想让任何人看到内容。你可以把信锁进一个盒子，用钥匙锁上——朋友用同样的钥匙打开（对称加密）。或者，朋友给你一把"公开的锁"，你用这把锁锁上盒子——只有朋友的"私人钥匙"能打开（非对称加密）。

2.1 密码学基本概念¶

明文 ──── 加密算法 + 密钥 ────→ 密文 ──── 解密算法 + 密钥 ────→ 明文
"Hello"                          "Ifmmp"                          "Hello"

2.2 对称加密¶

对称加密特点¶

常见对称加密算法¶

分组密码工作模式¶

2.3 非对称加密¶

非对称加密特点¶

常见非对称加密算法¶

2.4 哈希函数¶

哈希函数特性¶

SHA-256 示例：

输入: "Hello"
输出: 185f8db32271fe25f561a6fc938b2e264306ec304eda518007d1764826381969

输入: "hello"  (仅 h 大小写不同)
输出: 2cf24dba5fb0a30e26e83b2ac5b9e29e1b161e5c1fa7425e73043362938b9824
      ↑ 完全不同！

常见哈希算法¶

2.5 数字签名¶

签名过程：
消息 ──→ 哈希 ──→ 哈希值 ──→ 用私钥加密 ──→ 数字签名
                                          │
                                          └── 附在消息后一起发送

验证过程：
收到消息 + 签名
    │
    ├──→ 消息 ──→ 哈希 ──→ 哈希值 A
    │
    └──→ 签名 ──→ 用公钥解密 ──→ 哈希值 B

    比较 A == B？
    ├── 相等 → ✅ 签名有效，消息未被篡改
    └── 不等 → ❌ 签名无效或消息被篡改

数字证书与 PKI¶

数字签名解决了"消息来自谁"的问题，但"公钥属于谁"还需要数字证书来证明。

2.6 常见考试题型¶

例题 1： 以下属于对称加密算法的是（ ）。

A. RSA　　B. AES　　C. ECC　　D. SM2

例题 2： 哈希函数的"雪崩效应"是指（ ）。

A. 输入越长输出越长　　B. 输入微小变化导致输出剧烈变化　　C. 可以反推出原始数据　　D. 输出长度不固定

例题 3： 数字签名使用（ ）对消息摘要进行加密。

A. 发送方的公钥　　B. 发送方的私钥　　C. 接收方的公钥　　D. 接收方的私钥

要点总结¶

• 对称加密：同一密钥加解密，速度快（AES），密钥分发困难
• 非对称加密：公钥加密、私钥解密，速度慢（RSA/ECC），密钥分发简单
• 哈希函数：定长输出、单向、抗碰撞、雪崩效应（SHA-256/SM3）
• 数字签名 = 哈希 + 私钥加密，提供身份认证和完整性保护
• 实际应用：HTTPS 用非对称加密交换密钥，用对称加密传输数据

课后练习¶

1. 算法分类 ：将以下算法分为对称加密、非对称加密和哈希三类：AES、RSA、SHA-256、3DES、ECC、MD5、SM2、SM3、SM4。

2. 签名分析 ：描述数字签名的生成和验证过程，说明为什么数字签名能同时保证完整性和不可否认性。

3. 真题演练 ：HTTPS 协议中，使用（　　）加密算法安全交换会话密钥，使用（　　）加密算法加密实际传输的数据。

下一章预告： 密码学解决了"数据怎么保护"的问题。但"你是谁"——身份认证——是安全的第一道门。第 3 章见。

继续第 3 章：身份认证与访问控制 →