常见加密算法全解析 2025 | 哈希、对称、非对称（附 Python 代码）

[email protected]2025/9/8...大约 4 分钟

深入解读常见加密算法：原理 · 代码 · 场景

在这个高度数字化的时代，数据安全是基础设施的“隐形守护”。本文将带你从哈希到对称，进而到 非对称加密，以简洁语言、清晰结构引导你理解这些算法的本质及应用，同时附上实用 Python 代码示例。

一、算法分类一览

我们所说的“加密算法”实则可细分为三类：

类型	核心特点	常见用途
哈希算法	单向不可逆（明文 → 哈希值）	校验、密码存储、签名基础
对称加密	加密和解密使用同一个密钥（速度快）	文件加密、数据传输、本地存储
非对称加密	使用公钥加密、私钥解密（密钥分发更安全，但速度慢）	安全通信、密钥交换、数字签名

二、哈希算法：不可逆的数据指纹

原理简述

哈希算法将任意长度输入映射为固定长度输出（“散列值”），常用于验证数据完整性与密码存储。

Python 示例（SHA-256）

import hashlib

def hash_sha256(text: str) -> str:
    return hashlib.sha256(text.encode('utf-8')).hexdigest()

print("SHA-256:", hash_sha256("hello"))

注意：避免使用 MD5 和 SHA-1，它们已被证明存在碰撞风险。

应用场景

文件下载校验
用户密码存储（结合 “盐” 更安全）
区块链数据完整性验证

三、对称加密：共享密钥的高速护盾

算法精粹

对称加密（如 AES、DES）使用相同的密钥执行加解密，处理效率高但需安全的密钥交换。

Python 示例（AES-128 + EAX 模式）

from Crypto.Cipher import AES
from Crypto.Random import get_random_bytes
import base64

def aes_encrypt_decrypt_demo():
    key = get_random_bytes(16)
    cipher = AES.new(key, AES.MODE_EAX)
    pt = b"Secret message"
    ct, tag = cipher.encrypt_and_digest(pt)
    print("Ciphertext:", base64.b64encode(ct))

    cipher2 = AES.new(key, AES.MODE_EAX, nonce=cipher.nonce)
    print("Decrypted:", cipher2.decrypt(ct).decode())

aes_encrypt_decrypt_demo()

场景示例

本地磁盘或文件加密
数据库字段（如身份证号、银行卡号）加密
高速通信加密（如 VPN、内网传输）

四、非对称加密：公钥与私钥的安全协奏

为什么需要它？

非对称加密（RSA、ECC）通过公钥加密、私钥解密的方式，解决了对称加密中密钥分发难题，虽然速度较慢，但更适合关键数据交换。

Python 示例（RSA 2048 位 + OAEP 填充）

from Crypto.PublicKey import RSA
from Crypto.Cipher import PKCS1_OAEP

def rsa_encrypt_decrypt_demo():
    key = RSA.generate(2048)
    pub = key.publickey()
    cipher = PKCS1_OAEP.new(pub)

    pt = b"Hello RSA"
    ct = cipher.encrypt(pt)
    print("Ciphertext:", ct)

    cipher2 = PKCS1_OAEP.new(key)
    print("Decrypted:", cipher2.decrypt(ct).decode())

rsa_encrypt_decrypt_demo()

典型应用

HTTPS/TLS 握手阶段的密钥协商
数字签名与身份验证
证书颁发与公钥基础设施（PKI）

五、三者协作的安全方案：以 HTTPS/TLS 为例

在实际应用中，单一算法往往无法满足多种安全需求。以 HTTPS/TLS 为例：

使用 非对称加密（如 RSA）安全交换对称密钥。
使用 对称加密（如 AES）加密后续所有数据通信。
使用 哈希算法（如 SHA-256）确保数据完整性并防止篡改。

这三者的组合形成了一套既高效又安全的通信机制。

六、总结提炼

哈希：生成唯一摘要，用于校验与存储，但不可逆。
对称加密：高效但需安全的密钥分发。
非对称加密：安全的密钥管理与身份验证机制。
组合使用：是实用加密系统（如 TLS）的核心思路。

七、实践建议

密码存储请结合“盐”使用强哈希（如 bcrypt、Argon2）。
加密大量数据时优先选用对称算法。
需要跨网络沟通密钥时，引入非对称算法以保证安全。
混合使用不同加密手段，构建完整安全链条。