加解密算法分类
对称加密算法使用相同密钥进行加密和解密，非对称加密算法使用公钥和私钥配对，哈希算法用于生成固定长度的数据指纹。
对称加密算法包括AES、DES、3DES等，非对称加密算法包括RSA、ECC等，哈希算法包括SHA-256、MD5等。
常见对称加密算法
AES（高级加密标准）支持128、192和256位密钥长度，采用分组加密方式。DES（数据加密标准）使用56位密钥，已被证明不够安全。3DES通过三次DES加密提高安全性，但效率较低。
AES加密过程包括字节代换、行移位、列混淆和轮密钥加等步骤。密钥扩展算法根据初始密钥生成各轮所需的子密钥。
常见非对称加密算法
RSA算法基于大整数分解难题，密钥长度通常为1024位或2048位。ECC（椭圆曲线加密）在相同安全强度下使用更短的密钥，计算效率更高。
RSA加密公式为： c ≡ m^e mod n 解密公式为： m ≡ c^d mod n 其中(n,e)是公钥，(n,d)是私钥。
哈希算法特性
哈希算法将任意长度输入转换为固定长度输出，具有单向性和抗碰撞性。SHA-256产生256位哈希值，广泛应用于区块链和数字签名。MD5产生128位哈希值，已发现碰撞漏洞。
哈希算法常用于密码存储和完整性校验。加盐处理可以增强哈希安全性，防止彩虹表攻击。
混合加密系统实践
HTTPS协议结合对称和非对称加密优点，先用RSA交换AES会话密钥，再用AES加密通信数据。PGP加密系统同时使用对称加密和数字签名技术。
密钥交换协议如Diffie-Hellman允许双方在不安全的信道建立共享密钥。数字签名算法如DSA用于验证消息来源和完整性。
量子计算威胁与对策
Shor算法能高效破解RSA和ECC，Grover算法加速哈希碰撞搜索。抗量子加密算法包括基于格的LWE、基于哈希的XMSS和基于编码的McEliece。
后量子密码学标准正在制定中，预计将在未来十年逐步替代现有易受量子攻击的算法。密钥长度需要大幅增加以保持同等安全水平。
