安全基础概述

本文翻译自我的英文博客，最新修订内容可随时参考：安全基础概述

在当今数字时代，安全至关重要。随着我们越来越依赖技术进行通信、商业活动和数据存储，理解安全基础知识变得必不可少。本文概述了加密、摘要算法和数字签名等关键安全概念，旨在帮助读者保护数字资产，确保信息的完整性和机密性。无论你是技术爱好者还是行业专业人士，本文都将为你揭示保护数字世界的核心机制。

加密技术

对称加密

加密和解密使用同一密钥，密钥长度通常较短，效率高，广泛应用于HTTPS通信和网络传输。
常见算法：AES、DES、3DES、Blowfish、RC6。

特点

• 高效性：适合处理大量数据（如视频流、文件传输）。
• 密钥管理风险：需安全传输和存储密钥，否则易导致数据泄露。

非对称加密

使用公钥（公开）和私钥（私密）进行加密和解密，仅私钥持有者可解密公钥加密的数据，反之亦然。
常见算法：RSA、ECC、Diffie-Hellman、DSA。

特点

• 安全性高：私钥仅由所有者持有，适合身份验证和密钥交换。
• 效率低：计算复杂，仅适用于小数据加密（如HTTPS预共享密钥、CA证书签名）。

注意：

1. 对称加密无法用于签名，仅非对称加密支持数字签名。
2. 文件一致性验证需结合摘要算法。

摘要算法（哈希算法）

一种单向加密技术，具有以下特性：

1. 不可逆性：无法从哈希值还原原始数据。
2. 固定长度：无论输入数据大小，输出长度固定（如MD5生成128位哈希值）。
3. 唯一性：相同输入必产生相同哈希值。
4. 抗碰撞性：难以找到不同输入生成相同哈希值。
5. 数据压缩：将任意长度数据映射为固定长度摘要。

应用场景：文件完整性验证（如下载包校验）、密码存储（存储哈希值而非明文）。

主流算法

MD系列

• MD5：生成128位（16字节）哈希值，输出为32位十六进制字符串。常用于生成.md5校验文件，确保文件未被篡改。
• 缺陷：已被证明存在碰撞漏洞，不适合高安全场景。

SHA系列

• SHA-1：生成160位哈希值，曾广泛使用，但碰撞风险较高。
• SHA-256/512：SHA-2系列核心算法，分别生成256位和512位哈希值，抗碰撞性强，适用于区块链、数字证书等场景。

数字签名

通过哈希算法和非对称加密实现数据完整性验证和身份认证，流程如下：

发送方操作

1. 生成摘要：对原始数据应用哈希算法（如SHA-256）生成固定长度摘要。
2. 签名摘要：用发送方私钥加密摘要，生成数字签名。
3. 发送数据：将原始数据和数字签名一同传输给接收方。

接收方验证

1. 重新计算摘要：对收到的原始数据应用相同哈希算法，生成新摘要。
2. 解密签名：用发送方公钥解密数字签名，得到原始摘要。
3. 对比摘要：若两者一致，证明数据未被篡改且来自合法发送方。

关键组件

• CA证书：为确保公钥真实性，证书颁发机构（CA）用自身私钥对发送方公钥进行签名，生成数字证书。接收方通过CA公钥验证证书有效性，获取可信公钥。
• 签名算法：
  • RSA：经典算法，支持“MD5withRSA”“SHA256withRSA”等组合。
  • ECDSA：基于椭圆曲线，同等安全级别下密钥更短、效率更高，广泛应用于区块链（如比特币、以太坊）。
  • DSA：仅用于签名，基于离散对数问题，安全性低于ECDSA。

安全机制总结

通过组合使用这些技术（如HTTPS = HTTP + TLS（对称+非对称加密+数字签名）），可构建多层次的安全防护体系。如需深入探讨具体算法实现或安全策略，欢迎访问博客获取最新内容：安全基础概述。