对称加密与非对称加密

定义：
对称加密：使用单一密钥进行加密和解密，加密方和解密方共享同一密钥。
非对称加密：使用一对密钥（公钥和私钥），公钥加密的数据只能由对应的私钥解密，反之亦然。
核心区别：
对称加密速度快但密钥分发困难；非对称加密安全但计算开销大。
应用：
对称加密：数据传输（如 HTTPS 的会话数据）。
非对称加密：密钥交换、数字签名（如 TLS 证书验证）。

核心点

对称加密依赖共享密钥，适合大数据加密；非对称加密基于密钥对，适合安全分发和认证。

1. 对称加密与非对称加密的区别

以下从多个维度对比对称加密和非对称加密：

特性	对称加密	非对称加密
密钥数量	单一密钥（加密和解密相同）	一对密钥（公钥加密，私钥解密，或反之）
密钥管理	需安全分发密钥，易泄露	公钥公开，私钥保密，无需分发公钥
速度	快，适合大数据加密	慢，计算复杂，适合小数据或密钥交换
算法示例	AES、DES、3DES、ChaCha20	RSA、ECC、DSA、DH
安全性	依赖密钥保密，安全性较低	基于数学难题（如大整数分解），安全性较高
用途	数据传输、文件加密	密钥交换、数字签名、身份认证
计算开销	低，硬件加速支持（如 AES-NI）	高，涉及复杂运算（如模幂）
密钥长度	较短（如 AES-128、AES-256）	较长（如 RSA-2048、ECC-256）

2. 详细说明

(1) 对称加密

工作原理：
使用同一密钥对明文加密生成密文，解密时用相同密钥还原。
加密/解密算法高效，基于位运算或替换。
优点：
速度快：算法简单，适合加密大文件或流数据。
低开销：计算资源需求小，硬件优化普遍。
缺点：
密钥分发问题：密钥需通过安全通道共享，易被拦截。
密钥管理复杂：多方通信需为每对生成唯一密钥（n 方需 n*(n-1)/2 个密钥）。
示例：

// Java AES 加密示例
SecretKey key = new SecretKeySpec("16-byte-key".getBytes(), "AES");
Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);
byte[] encrypted = cipher.doFinal("Hello".getBytes());

场景：
HTTPS 的会话数据加密。
磁盘加密（如 BitLocker）。

(2) 非对称加密

工作原理：
公钥和私钥成对生成，公钥加密的数据只能由私钥解密，私钥加密的数据只能由公钥解密。
基于数学难题（如 RSA 的大整数分解，ECC 的椭圆曲线离散对数）。
优点：
安全性高：公钥可公开，无需安全分发。
支持认证：私钥签名，公钥验证（如数字签名）。
缺点：
速度慢：算法复杂，加密大数据效率低。
密钥长度长：如 RSA 2048 位，增加存储和计算成本。
示例：

// Java RSA 加密示例
KeyPairGenerator keyGen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
keyGen.initialize(2048);
KeyPair pair = keyGen.generateKeyPair();
Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, pair.getPublic());
byte[] encrypted = cipher.doFinal("Hello".getBytes());

场景：
TLS 握手中的密钥交换。
SSH 认证、PGP 邮件加密。

3. 结合使用（混合加密）

背景：
对称加密速度快但密钥分发不安全；非对称加密安全但速度慢。
实际应用（如 HTTPS）结合两者，称为混合加密。
过程（以 HTTPS 为例）：
非对称加密交换密钥：
- 客户端用服务器公钥加密对称密钥（如 AES 密钥）。
- 服务器用私钥解密获取对称密钥。
对称加密传输数据：
- 双方使用对称密钥加密通信内容。
优势：
结合对称加密的高效和非对称加密的安全性。
示例：
TLS 握手：客户端生成预主密钥，用 RSA 或 ECDH 交换，生成会话密钥（AES）。

4. 使用场景

对称加密：
文件加密：如 AES 加密数据库备份。
网络传输：HTTPS 的数据加密、VPN 隧道。
非对称加密：
数字签名：验证软件包完整性（如 JAR 签名）。
密钥交换：TLS 握手、SSH 登录。
认证：X.509 证书验证服务器身份。

5. 面试角度

问“区别”：
提密钥数量、速度、安全性、用途，表格对比。
问“场景”：
对称：大数据加密；非对称：密钥交换、签名。
问“混合加密”：
提 HTTPS 的 TLS 握手，结合对称和非对称。
问“算法”：
对称：AES、ChaCha20；非对称：RSA、ECC。

6. 总结

对称加密使用单一密钥，速度快但密钥分发不安全，适合大数据加密（如 AES 加密 HTTPS 数据）。非对称加密使用公钥和私钥，安全性高但速度慢，适合密钥交换和认证（如 RSA 签名）。两者在 HTTPS 等场景中结合使用，通过非对称加密分发对称密钥，再用对称加密传输数据。面试可提对比表格、混合加密流程或代码示例，清晰展示理解。