计算机网络：对称加密和非对称加密有什么区别？

结论：对称加密的加解密用同一把密钥，速度快，适合大数据量；非对称加密用公钥/私钥一对，速度慢， 但解决了"密钥怎么安全送到对方手里"和"如何证明身份"两个问题。 HTTPS 的实践是混合加密：用非对称（更准确说是 ECDHE 密钥交换）协商出对称密钥，再用对称密钥加密业务数据。

1. 对比

"密钥短所以不安全"是常见误解：AES-128 的安全强度大致相当于 RSA-3072，两者衡量的对象不同。

2. 混合加密怎么配合

客户端                                     服务端
  |  1. 生成临时密钥对 (ecdh_priv_c, ecdh_pub_c)
  |-- ClientHello + ecdh_pub_c -------------->|
  |                                           |  2. 生成临时密钥对 (ecdh_priv_s, ecdh_pub_s)
  |<-- ServerHello + ecdh_pub_s + 证书 --------|
  |  3. shared = ECDH(priv, peer_pub)，双方算出同一个值
  |  4. k = HKDF(shared, 双方随机数)
  |<====== 之后用 k 做 AES-GCM / ChaCha20 =====>|

为什么不让非对称直接加密全部数据？一是慢一个数量级以上；二是 RSA 能加密的明文长度受模长限制， 2048 位密钥配上 OAEP-SHA256 填充，一次大约只能装 190 字节，一个页面根本塞不下。

3. 用 openssl 亲手做一遍

# 生成 RSA 密钥对与自签证书（演示用，生产应交由 CA 签发）
openssl genpkey -algorithm RSA -pkeyopt rsa_keygen_bits:2048 -out rsa.key
openssl req -new -x509 -key rsa.key -days 365 -subj "/CN=demo.local" -out rsa.crt
openssl pkey -in rsa.key -pubout -out rsa.pub

# 对称加密：口令派生密钥，加盐并迭代，避免弱口令被暴力破解
openssl enc -aes-256-cbc -pbkdf2 -iter 200000 -salt \
  -in plain.txt -out plain.enc -pass pass:demo-secret
openssl enc -d -aes-256-cbc -pbkdf2 -iter 200000 \
  -in plain.enc -out plain.out -pass pass:demo-secret

# 数字签名：私钥签名，公钥验签，验的是"内容没改 + 确实是我签的"
openssl dgst -sha256 -sign rsa.key -out msg.sig msg.txt
openssl dgst -sha256 -verify rsa.pub -signature msg.sig msg.txt

注意 openssl enc 不支持 GCM 这类 AEAD 模式，会直接报错；生产中应使用 EVP 接口或语言标准库里的 AES-GCM。 CBC 还要求 IV 随机且不可复用，否则相同明文前缀会暴露成相同密文前缀。

4. 常见追问

Q：非对称为什么慢？ RSA 是模幂运算、ECC 是标量乘法，都是大数运算，指令级并行和硬件加速远不如 AES 的查表与流水线； 而且每次只能处理一小块数据。同一台机器上 AES-GCM 吞吐可达 GB/s，RSA-2048 私钥运算每秒只有几千次。

Q：RSA 密钥交换和 ECDHE 有什么区别？ RSA 密钥交换里，会话密钥由客户端用服务端证书的公钥加密后发出，一旦私钥泄露，历史流量可被解密。 ECDHE 双方各出临时密钥，用完即弃，私钥泄露也解不开旧流量，所以现代 TLS 一律优先 ECDHE。

Q：数字签名和加密是一回事吗？ 不是。加密解决"别人看不到"，签名解决"别人改不了、赖不掉"。 签名是对摘要做私钥运算，验签是用公钥还原摘要再比对；公钥本就公开，所以签名不提供保密性。

Q：为什么不能用 ECB 模式？ ECB 对每个 16 字节块独立加密，相同明文块产生相同密文块，会暴露图片轮廓、重复字段等结构信息。 工程上直接用 AEAD（GCM / ChaCha20-Poly1305），一次搞定加密与完整性。

Q：海量文件怎么管理密钥？ 信封加密（envelope encryption）：为每个对象生成数据密钥（DEK），用 DEK 加密文件， 再用 KMS 里的主密钥（KEK）加密 DEK 并随文件保存。轮换主密钥只需重加密 DEK，不必重加密全部数据。

小结

对称加密赢在速度，非对称加密赢在"不必先共享秘密"。 协议设计里两者不是二选一，而是分工：非对称负责协商与身份，对称负责搬运数据。 判断一道题答得好不好，就看有没有说清"为什么需要两把钥匙，为什么最后又回到一把钥匙"。