安全与加密：概览

引言：“间谍”问题

在开放的网络中，任何人都可以监听你的流量。你如何在不被黑客发现的情况下，将信用卡号发送给服务器？你如何知道与你交谈的人正是他们自称的那个人？

密码学 (Cryptography) 是利用数学算法保护信息的科学。它已经从简单的字符移位（凯撒密码）演变为涉及大质数和椭圆曲线的复杂数学证明。

CIA 三要素

每种安全算法都旨在实现以下一个或多个目标：

1. 机密性 (Confidentiality)： 只有授权人员才能读取数据 (AES, RSA)。
2. 完整性 (Integrity)： 确保数据在传输过程中没有被篡改 (MD5, SHA, Merkle Tree)。
3. 可用性 (Availability)： 确保系统正常运行（通过 限流、DDoS 过滤 等手段保护）。

选型框架：怎么选？

1. 追求速度还是便捷？
   • 加密大文件： 使用 对称加密 (AES)。它比非对称加密快 1000 倍以上。
   • 交换密钥： 使用 非对称加密 (RSA/ECC) 或 迪菲-赫尔曼 (Diffie-Hellman)。
2. 证明所有权？
   • 使用 数字签名（私钥签名，公钥验证）。
3. 证明海量数据的完整性？
   • 使用 默克尔树 (Merkle Tree) 来验证数据块，而无需下载整个数据集。

常见算法速览

• 8.1 AES： 日常加密的“黄金标准”，速度极快。
• 8.2 RSA/ECC： 保护初始连接的“大师锁”。
• 8.3 Diffie-Hellman： 允许两个陌生人在不安全信道上协商出秘密的“魔法盒”。
• 8.5 Merkle Tree： 被比特币和 Git 使用的“哈希之哈希”，用于证明数据未被破坏。

选型对比速查

一句话心法

“加密让窃听的成本高到无法承受，而签名让伪造在数学上变得绝无可能。”