常见问答｜什么是256位加密？
256位加密是一种数据加密技术，它使用256位密钥来编码信息，提供高水平的安全性。
它广泛应用于现代密码学中，包括保护通过互联网传输和存储在各种数字平台上的敏感数据。
随着电子商务的兴起，一个重要问题出现了：用户如何能够信任潜藏在数字世界另一边的实体的身份？
在早期互联网的“荒野时代”，这个问题基本上没有得到解决。然而，时间的推移，一种强大的保障应运而生：256位加密的护盾。
什么是256位加密？
256位加密是指一种加密方法，其中用于加密和解密数据或文件的密钥长度为256位。这种长度使得密钥非常安全，因为它可以生成超过2^256种组合（超过1.1 x 10^77）——这个数字非常大，即使是最快的计算机也无法实际破解它。
“256位”常用于高级加密算法如AES和SSL中，表示同时加密和解密信息的密钥大小。每个密钥由256个二进制位组成，即由一串1和0序列组成，这提供了高度的复杂性和安全性。这种军用级别的加密被世界各地的政府、金融机构和先进的安全系统所信任，用于保护高度敏感数据，确保充分防范黑客和未经授权的访问。
想象一下，一个银行金库被一把256位巨型挂锁守护着。每个数字，即一个单独的比特（0或1）都为这把锁增加了极大的复杂性。破解这样的代码需要对每种可能的组合进行穷举——这是一项艰巨的任务，就像在宇宙海滩上寻找一粒沙子一样。
这种强大的加密方法不仅仅是一个理论奇迹；它是安全在线交易的支柱。从在线银行到电子商务巨头，256位加密作为一个无声的哨兵，用每一次点击和滑动来保护我们的数字生活。事实上，AES 256位加密被认为是目前可用的最强加密标准。
256位加密如何工作？
通常的运作方式如下：
密钥生成：生成一个随机的256位密钥，该密钥将用于加密和解密过程。这个密钥必须对未经授权的用户保密。
加密过程：明文数据通过加密算法（如AES（高级加密标准））进行处理，该算法使用256位密钥系统地对数据进行混淆。结果是加密数据，或称为密文，没有对应密钥的话是无法阅读的。
数据传输：加密数据随后可以安全地通过互联网传输或存储在设备上，因为没有对应密钥是无法解密的。
解密过程：为了访问原始数据，加密数据通过相同的加密算法相反处理，使用相同的256位密钥来产生原始明文。
256位加密与128位加密
256位和128位加密之间的选择取决于对安全性、性能和未来抵御不断演变的技术威胁的具体需求。每种加密方式都提供了一种适合不同应用和风险水平的权衡。
强度和安全性——
·256位加密：提供了高水平的安全性，由于其2^256种可能的密钥组合，几乎不受暴力破解攻击的影响。建议在需要最高安全标准的环境中使用，比如军事和金融应用。
·128位加密：尽管比256位略逊一筹，128位加密仍然非常安全，具有2^128种可能的密钥组合。它为大多数消费者应用提供了足够的保护，并在加密和解密过程方面更快。
性能——
·256位加密：通常需要更多的处理能力，因此可能会更慢，特别是在计算资源较少的环境中。在处理大量数据或在处理能力有限的设备上时，这可能是一个重要因素。
·128位加密：相对于256位加密，128位加密往往性能表现更佳，资源消耗更少。这使其成为需要快速性能且不会对安全性造成重大影响的应用程序的理想选择，例如流媒体服务或移动应用程序。
用例适用性——
·256位加密：在安全性是首要考虑因素且潜在风险或受保护数据的价值值得额外计算开销的情况下，是首选。示例包括保护敏感的公司数据、政府通信和区块链技术。
·128位加密：通常用于保护网络流量、电子商务交易和个人数据，其中安全性和性能之间的平衡很重要。它仍然是满足日常加密需求的不二之选。
面向未来——
·256位加密：随着量子计算的出现，256位加密被认为比168位或128位加密更能抵御潜在的量子攻击，因为它提供了更大的密钥大小，量子计算机需要更长的时间才能破解。
·128位加密：虽然目前可以抵御传统计算攻击，但在量子计算时代，128位加密可能会更快变得脆弱。
AES：其密钥大小及在256位加密中的作用
SSL和TLS实际数据传输的基础是高级加密标准（AES）。AES 是数据加密标准 （DES）的后继者，是许多加密库使用的加密标准技术。组织传统上使用AES进行对称密钥加密，或使用相同的密钥来加密和解密消息。
AES候选者支持固定的块长度为126位。但该标准支持三种密钥长度：128位，192位和256位。大多数组织要求他们的员工使用AES 256位加密，因为一个暴力破解攻击者需要尝试2256种可能的密钥组合才能猜出密钥。
换个角度来看，破解128位密钥需要一千亿亿年。这已经比宇宙的年龄（138.2亿年）还要老，因此被认为是无法破解的。相比之下，256位加密密钥需要破解一个128位密钥所需计算能力的2128倍。这个大小大大提高了破解256位加密密钥的难度。假设根据维基百科提供的一个假设场景，假如有50台超级计算机每秒可以尝试一千亿亿个密钥组合。他们仍需要3×1051年才能穷尽256位加密下的密钥空间。
受益于256位加密的行业
以下每个行业都依赖于256位加密，不仅用于保护信息，还用于保持运营完整性，确保符合全球法规，以及在客户和利益相关者之间建立信任。
金融服务——
·安全需求：金融机构处理高度敏感的数据，包括银行账户详细信息、交易记录和个人财务信息。
·256位加密的好处：它为网上银行、金融交易和数据存储提供最高程度的安全性，防止欺诈和未经授权的访问。
医疗保健——
·安全需求：医疗保健提供商管理受保护的健康信息 （PHI），这需要遵守HIPAA等严格的隐私法规。
·256位加密的好处：256位加密可保护患者记录和医疗设备之间的通信，确保患者的机密性和法规遵从性。
政府和国防——
·安全需求：这些部门涉及国家安全数据、政府通信和机密信息，必须不惜一切代价进行保护。
·256位加密的好处：它提供了保护数据免受外部威胁和网络间谍活动所必需的高安全标准，使其适合保护绝密通信。
技术和云服务——
·安全需求：该行业涉及大量数据交换和存储解决方案，数据泄露可能会影响数百万用户。
·256位加密的好处：它可以保护存储在云中的用户数据、保护软件即服务 （SaaS）应用程序并保护专有技术信息，从而有助于提高技术产品和服务的信任度和可靠性。
电子商务——
·安全需求：在线零售商每天处理无数交易，涉及信用卡号和个人身份识别信息等敏感的客户数据。
·256位加密的好处：加密可确保客户数据在传输和存储过程中的安全，有助于防止数据泄露并增强消费者对网上购物的信心。
256位加密有可能被破解吗？
目前，通过常规方法破解 256 位加密几乎是不可能的，因为需要大量的计算能力。由于可能的组合有2^256种，即使是世界上最快的超级计算机也需要数十亿年的时间才能通过暴力破解测试所有可能的密钥。
虽然理论上可能存在漏洞，例如加密算法中的缺陷或实施错误，但这些问题通常可以通过更新和补丁迅速解决。
因此，如果不利用这些弱点，使用当前和可预见的技术直接通过暴力破解解密使用256位密钥加密的数据是不可行的。因此，256位加密仍然是保护数据免遭未经授权访问的最强大、最安全的方法之一。
量子计算：256位加密的下一个威胁
量子计算是当前加密标准的新兴威胁，包括广泛使用的256位加密。传统加密方法，如RSA和ECC（椭圆曲线加密），依赖于分解大数或解离散对数的困难性，这些任务对经典计算机来说是可管理的，但可能会被量子算法所破解。其中最著名的是由数学家彼得·肖尔引入的Shor算法，可以在多项式时间内分解大数和计算离散对数，这可能会使这些加密机制在足够强大的量子计算机被开发出来后变得脆弱。
这个潜在的威胁已经催生了向发展量子抗性密码学的推动，通常被称为后量子密码学。这些新的密码系统旨在保护通信免受装备有量子计算机的对手的攻击，确保数字安全基础设施保持完好，并确保私人通信保持机密。这一发展的紧迫性在于今天加密的数据在未来可能会受到威胁，当量子计算机变得更加普及时。这使得组织开始整合量子抗性协议以保护敏感信息免受未来威胁变得至关重要。
过渡到量子抗性密码学涉及对基础设施和系统进行复杂的更新，这可能是耗时和资源密集的。早期准备可以让组织逐步引入这些变化，减少与匆忙部署相关的运营中断和成本。积极适应量子抗性方法可以通过确保业务连续性和与越来越关注量子威胁的客户和利益相关者建立信任来提供竞争优势。
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256位加密的威胁及保护措施
暴力攻击——
·威胁：尽管 256 位加密非常安全，但暴力攻击（包括系统地检查所有可能的密钥直到找到正确的密钥）仍然存在理论上的风险。
·保障：实施速率限制和账户锁定策略可以限制攻击者的尝试次数，从而减轻暴力攻击，使得尝试所有可能的组合变得不切实际。
侧信道攻击——
·威胁：这些攻击利用的是加密系统的物理实现，而不是加密算法本身。攻击者可能会分析功耗、电磁泄漏，甚至处理时间来提取加密密钥。
·保障：采用专门设计用于抵抗侧信道攻击的硬件，例如具有电源分析保护和防篡改封装的芯片，可以帮助保护敏感数据。
软件漏洞——
·威胁：加密的安全性通常取决于实施加密的软件。软件中的错误或缺陷可能会为攻击者提供机会绕过加密，而无需直接解密数据。
·保障：定期的软件更新和修补、彻底的安全审核以及采用安全的软件开发生命周期对于最大限度地减少可能被利用的漏洞非常重要。
关键管理问题——
·威胁：不良的密钥管理实践，例如使用可预测的密钥、不定期更改密钥或未能保护密钥存储，可能会破坏256位加密的安全性。
·保障：实施强大的密钥管理策略，包括安全密钥存储解决方案、定期密钥轮换以及使用硬件安全模块 (HSM)，可以确保密钥保持受到保护并且与加密算法本身一样强大。
内部威胁——
·威胁：具有合法系统访问权限的内部人员有时可以绕过加密来访问敏感数据，无论是恶意的还是由于胁迫。
·保障：使用严格的访问控制、进行定期审核和实施用户活动监控可以帮助检测和防止内部人员的未经授权的访问尝试。
（本文来源｜Venafi.；图源｜Venafi.）