如何选择正确的信息保护方法：对称加密与非对称加密数据的比较

为什么密码学分为两种方法

在现代数字世界中，密码系统根据两种原则上不同的方案运行：单环和双环模型。如果谈论主要的研究方向，那么对称密钥密码学和分离密钥密码学代表了所有现代安全系统所依赖的两个分支。

在实践中，这种分割看起来是这样的:

• 单钥模型 — 同一个密钥可以加密和解密信息
• 密钥对模型 — 使用两个相互关联的密钥：一个用于编码，另一个用于解码

这两种方法被广泛应用，但在不同的上下文中。理解它们的区别对从事数据保护的人来说至关重要。

关键区别：一个密钥与两个密钥

这两种方法之间的根本区别在于密钥的数量和用途。在单密钥系统中，通信的双方拥有相同的加密材料。与此相反，双密钥系统假设一个密钥是公开的(可以被传播)，而另一个则保持私密和保密。

这不仅仅是一个技术细节——它从根本上改变了系统运作的方式、它们面临的风险以及它们可以最有效的地方。

加密密钥是如何工作的

在密码学中，密钥是由特定算法生成的比特序列。它们的长度和特性决定了整个系统的安全性。

在单密钥系统中，编码和解码这两个操作是通过同一个比特序列来执行的。这意味着，如果凯蒂向马克西姆发送加密消息，她必须将相同的密钥传递给他。如果这个密钥被恶意用户截获，他们将获得对所有信息的访问权限。

与此相对，在双钥匙系统中：

• 公钥用于加密数据并且可以被广泛使用
• 私钥 用于解密并保持秘密

如果凯娅使用双环模型，她会用马克西姆的公钥对消息进行加密，而只有他能够使用自己的私钥解密它。即使第三方截获了消息并找到了公钥，他们也无法解码信息。

密钥长度作为可靠性指标

在模型之间，密码序列的长度存在显著差异。在单密钥系统中，密钥通常为128或256位——具体取决于所需的保护级别。由于缺乏可被利用的数学规律，这个值相对较小。

对于双环系统，情况有所不同。由于公开密钥和私有密钥之间存在数学依赖关系，攻击者可能会尝试找到规律以破解代码。为了补偿这种风险，非对称密钥必须长得多——通常为2048位或更长。

比较安全级别：128位一次性密钥提供的保护级别大约与2048位双环密钥相同。

选择哪种方法：优缺点

每个模型都有明确的优势和限制:

单钥系统：

• ✓ 更快的数据处理
• ✓ 较低的计算需求
• ✗ 密钥(的分发问题，所有需要访问的人都必须传递一个密钥)
• ✗ 更高的被攻击风险，因为容易被拦截

双钥系统：

• ✓ 解决了密钥的分发问题 (公钥可以自由分发)
• ✓ 更高的安全级别用于保密通信
• ✗ 处理速度明显较慢
• ✗ 需要更多计算资源

数据加密的应用场景与方式

单环系统 (AES, DES): 由于速度，这些方法被用于大规模数据保护。美国标准 AES ( 扩展加密标准 ) 被美国政府用于保护机密信息。早期开发的标准 DES ( 1970 年代) 是现代解决方案的前身。

双气缸系统： 适用于安全性比速度更重要的场景。加密电子邮件是经典的例子：公开密钥加密消息，私钥解密它。RSA 和 ECDSA 是该类别的两个主要算法。

混合模型 (SSL/TLS): 在实践中，最常见的情况是这两种方法一起工作。SSL和TLS协议结合了两种方法的优点，以确保互联网通信的安全性。SSL已经被认为过时，但TLS仍然是所有主要浏览器的标准。

数据加密在加密货币世界中的应用

编码方法在加密货币钱包中被广泛使用，以提高安全性。当用户设置访问钱包的密码时，文件会使用这些方法进行加密。

然而，有一个普遍的误解：很多人认为比特币和其他加密货币使用双环加密。实际上并非如此。虽然区块链系统确实使用了一对公私钥，但这并不意味着使用了加密。

例如，用于比特币的ECDSA算法是一种数字签名算法，而不是加密。消息可以通过数字签名进行签署，而无需对信息进行任何编码。这与RSA有本质上的区别，RSA可以用于加密和签名。

结论：两种方法都存在

单环和双环加密系统仍然是现代数字安全的不可或缺的一部分。每种模型都有其特定的应用场景：一种适合快速大规模的数据保护，另一种适合机密通信和身份识别。

随着技术的发展和新威胁的出现，这两种方法将继续发展，成为计算机安全和数字创新的关键组成部分，涵盖从政府系统到个人加密货币钱包的各个领域。