什么是对称加密？
对称加密使用单个密钥来锁定（加密）和解锁（解密）数据。 发件人和收件人都必须持有相同的秘密密钥——任何获取该密钥的人都可以读取其保护的所有内容。
可以把它想象成一个只有一个密码的实体保险箱。 知道密码的人都可以打开它。 它快速而简单，但您必须先安全地分享该密码，然后才能共同使用它。
什么是非对称加密？
非对称加密使用两个在数学上相关的密钥：公钥和私钥。 用其中一个密钥加密的内容，只有另一个密钥才能解密。 您可以向任何人公开发享公钥；私钥则永远不会离开您的设备。
可以把它想象成前门上的投信口。 任何人都可以投递信件（使用您的公钥加密），但只有您拥有打开信箱并阅读内部内容的钥匙（使用您的私钥解密）。 无需事先交换秘密。
这彻底解决了密钥分发问题。 从未交流过的两个陌生人可以建立安全频道——一方发布其公钥，另一方用该公钥加密消息，并且只有密钥持有者才能读取回复。 这是端到端加密、HTTPS 和数字签名的基础。
代价是：由于涉及复杂的数学运算，非对称加密比对称加密慢约 1,000 倍。 仅使用非对称加密来加密大文件或持续的数据流是不切实际的。
常见的非对称算法包括：
- RSA（Rivest–Shamir–Adleman）
- 椭圆曲线密码学 (ECC)，例如用于密钥交换的 ECDH 和用于数字签名的 Ed25519
- ML-KEM，一种由 NIST 于 2024 年标准化的较新后量子非对称算法，旨在抵御量子计算机的攻击
非对称加密与对称加密：主要区别
一个共享密钥
快速、高效，非常适合海量数据。 需要双方事先已安全地分享密钥。
公钥 + 私钥对
较慢，但解决了密钥交换问题。 任何人都可以加密；只有密钥所有者才能解密。
对称 | 非对称 | |
|---|---|---|
密钥 | 一个共享密钥 | 公钥 + 私钥对 |
速度 | 非常快 | 慢约 1,000 倍 |
密钥长度 | 128–256 位 | ≥2048 位 (RSA)，≥256 位 (ECC) |
密钥分发 | 必须预先安全地分享 | 公钥可以公开发享 |
最适合 | 加密大型数据，例如文件、磁盘和 VPN 流量 | 安全密钥交换、数字签名、消息传送 |
示例 | AES、ChaCha20 | RSA、ECDH、Ed25519、ML-KEM（后量子） |
为什么现代加密会同时使用两者
在实践中，对称加密和非对称加密几乎从不单独使用。 最安全的系统将它们结合起来：使用非对称加密安全地交换密钥，然后使用对称加密保护实际数据。 这既能为您提供非对称密码学的安全性，又能兼具对称密码学的速度。
将非对称加密和对称加密结合使用被称为混合密码学。 它是 HTTPS、TLS、VPN、OpenPGP 加密电子邮件以及大多数其他安全通信协议的基础。
访问安全网站时会发生什么
您的浏览器和服务器使用非对称加密（通过 ECDH）就共享会话密钥达成一致，而无需传输该密钥——即使有人拦截了交换过程，也无法推导出密钥。
该共享会话密钥与对称加密（AES 或 ChaCha20）一起使用，用于加密会话其余部分的所有数据——速度足以处理持续的流量。
当连接关闭时，会话密钥会被丢弃。 这很重要，因为否则被盗的私钥将成为“万能密钥”——能够解密过去和将来的每一个会话。 为每个会话生成一个新密钥意味着泄露仅限于该会话。 这种特性被称为完全正向保密。
发送端到端加密电子邮件时会发生什么
消息使用随机生成的对称会话密钥 (AES) 进行加密——速度足以应对任何大小的消息。
然后使用收件人的公钥对该会话密钥进行加密（非对称加密），因此只有他们才能使用自己的私钥解锁它。
两者一同发送。 收件人使用其私钥解密会话密钥，然后使用该密钥解密消息——所有这一切都无需事先分享任何秘密。
真实性与数字签名
量子计算机与加密
对称加密和非对称加密面临来自量子计算机的截然不同的威胁——了解这种差异对于整个行业如何做好准备至关重要。
传统的非对称加密依赖于困难的数学问题：分解大数 (RSA) 或求解离散对数问题 (ECDH)。 量子计算机利用 Shor 算法，特别擅长解决此类问题，能够在大规模上有效破解传统的非对称密码学。
对称加密的弹性要强得多。 它依赖于暴力破解（尝试每一个可能的密钥），量子计算机虽然可以加快这一过程，但不足以淘汰大小适当的密钥。 256 位对称密钥在已知的量子攻击面前仍然安全；无需在实际应用中增加密钥大小。
这就是为什么像 ML-KEM 这样的后量子算法被设计为非对称替代方案——填补如今 RSA 和 ECDH 的应用场景，而对称加密则基本保持不变。
Proton 如何使用非对称加密和对称加密
每项 Proton 服务都使用混合密码学：使用非对称加密建立安全密钥交换，并使用对称加密快速保护您的数据。
Proton Mail 使用 OpenPGP 标准，结合了用于消息内容的对称加密以及用于加密、密钥交换和数字签名的非对称密钥，例如 ECC 或 RSA 密钥。 它还支持后量子加密。
Proton VPN 使用 ChaCha20 或 AES-256 加密流量，并采用 WireGuard 和 OpenVPN 等现代 VPN 协议。 这些协议使用非对称密钥交换来建立新的对称会话密钥，从而有助于提供完全正向保密。
Proton Drive 在客户端使用 OpenPGP 标准加密文件。 它使用非对称公钥/私钥，因此只有您的私钥才能解密您的文件，这意味着除了您之外没有任何人——即使是 Proton——可以访问它们。
Proton Pass 使用 AES-256-GCM 对称加密存储凭证和其他保险库项目。 它使用随机生成的 32 字节保险库和项目密钥，这些密钥受到非对称用户密钥的保护。
掌控您的数据
常见问题解答
- 对称加密与非对称加密的主要区别是什么？
- 非对称加密和对称加密哪一个更快？
- 为什么我们同时需要对称加密和非对称加密？
- 对称加密的安全性低于非对称加密吗？
- 非对称加密可以取代对称加密吗？
- 对称算法还是非对称算法更容易受到量子计算机的攻击？
