加密這個主題很容易讓工程師陷入「我不是密碼學家，不需要懂」的迴避，然後在實作裡犯下「用 MD5 存密碼」或「HTTPS 下還在 base64 encode 敏感資料當加密」這類錯誤。
不需要懂數學，但要知道四種基本機制各解什麼問題。
對稱加密（Symmetric Encryption）
同一把 key，加密和解密都用它。
明文 + Key → [AES-256] → 密文
密文 + Key → [AES-256] → 明文
優點：速度快，適合加密大量資料。
缺點：key 要怎麼安全地傳給對方？在傳輸過程中如果 key 被截走就全完了。
常見算法：AES-128 / AES-256（現代標準），DES / 3DES（過時，不用）。
用途：加密靜態資料（database encryption、disk encryption）、TLS 建立連線後的資料傳輸。
非對稱加密（Asymmetric Encryption）
公鑰加密，私鑰解密（或反向用來 signing）。
明文 + 公鑰 → [RSA] → 密文 （任何人都能加密）
密文 + 私鑰 → [RSA] → 明文 （只有私鑰持有者能解密）
優點：解決金鑰分發問題——公鑰可以公開，不怕被截。
缺點：慢，不適合加密大量資料。
常見算法：RSA-2048 / RSA-4096、ECC（Elliptic Curve Cryptography，同等安全性但 key 更短，適合資源受限環境）。
用途：TLS 握手時交換 session key、SSH key authentication、憑證體系（PKI）。
TLS 的組合：TLS 不是純粹用非對稱加密傳資料（太慢），而是用非對稱加密安全地交換一個對稱加密的 session key，之後資料傳輸用對稱加密——兩種的優點都用到。
Hash（雜湊）
單向函式，輸入任意長度資料，輸出固定長度的摘要。無法從摘要反推輸入。
"password123" → [SHA-256] → "ef92b778..."
"password124" → [SHA-256] → "c15f3b12..." （完全不同）
特性：確定性（同樣輸入永遠同樣輸出）、雪崩效應（輸入微小改動，輸出完全不同）、不可逆。
常見算法：
- SHA-256 / SHA-3：現代標準，完整性驗證用
- bcrypt / Argon2 / scrypt：密碼 hash 專用，內建 salt + 計算成本（慢是特性，防暴力破解）
- MD5 / SHA-1：已被破解（碰撞攻擊），只有在非安全場景（checksum）才勉強用
密碼儲存的正確做法：
# 錯誤：MD5 或 SHA-256 直接 hash
hash = md5(password) # 彩虹表直接破
# 正確：bcrypt 或 Argon2（有 salt、有 cost factor）
hash = bcrypt.hashpw(password, bcrypt.gensalt(rounds=12))用途：密碼存儲、資料完整性驗證（Git commit hash、下載檔案 checksum）、blockchain。
Digital Signature（數位簽名）
私鑰簽名，公鑰驗證——證明「這個訊息確實來自私鑰持有者，且未被篡改」。
訊息 + 私鑰 → [Sign] → 簽名
訊息 + 簽名 + 公鑰 → [Verify] → 有效 / 無效
實際上簽的是訊息的 hash，不是訊息本身（訊息可能很大）：
hash = SHA-256(訊息)
簽名 = RSA_encrypt(hash, 私鑰)
用途：
- TLS 憑證：CA 用私鑰簽發憑證，瀏覽器用 CA 的公鑰驗證
- JWT：server 用私鑰簽發 token，API 服務用公鑰驗 token
- Git commit signing：GPG 簽 commit，驗作者身份
- Docker image signing：Cosign / Notary 確認 image 來自可信來源
HMAC：對稱版的 Signing
Hash-based Message Authentication Code。用共享 secret key 對訊息做 hash——驗完整性 + 驗來源，但雙方都持有同一把 key。
HMAC = Hash(key + 訊息)
比非對稱 signing 快，但無法做到「non-repudiation」（雙方都有 key，都能偽造）。
用途：webhook signature（GitHub、Stripe 都用 HMAC-SHA256）、API request 簽名（AWS Signature V4）、JWT HS256 variant（單服務自用，不跨服務驗）。
選型速查
| 需求 | 用什麼 |
|---|---|
| 加密大量資料（靜態 / 傳輸中） | AES-256 |
| 安全分發 session key | RSA / ECDH |
| 存用戶密碼 | bcrypt / Argon2 |
| 驗資料完整性（非密碼） | SHA-256 |
| webhook / API 簽名（雙方共享 secret） | HMAC-SHA256 |
| JWT（跨服務驗身份） | RS256（非對稱）優於 HS256（對稱） |
| 憑證 / 身份驗證 | X.509 + RSA/ECC |
不要自己實作加密算法。 使用現有的加密庫（OpenSSL、libsodium、Python cryptography、Node.js crypto），即使你懂數學，密碼學實作有太多微小的 timing attack / padding oracle attack 陷阱。