搞懂加密（Encrypt）：上鎖與解鎖的概念

前面我們聊了雜湊（Hash）和編碼（Encode），現在要來講最後一個：加密（Encrypt）。

加密應該是這三個裡面最好理解的，因為它就像我們日常生活中幫東西「上鎖」一樣。

但很多人會把加密和編碼搞混，覺得它們都是「可以轉過去、也可以轉回來」的東西。

沒錯，它們都是雙向的，但最大的差別在於：加密需要鑰匙，編碼不需要。

這篇文章會讓你搞懂加密是什麼，以及它跟編碼到底差在哪裡。

加密是什麼？

用腳踏車鎖來理解

加密的概念，就像你幫腳踏車上鎖一樣：

• 上鎖（加密）：把腳踏車鎖起來，別人就騎不走
• 解鎖（解密）：用鑰匙打開，你就可以騎走

重點是：你需要一把鑰匙。

實際上怎麼運作？

原始資料 + 鑰匙 ──→ Encrypt（加密） ──→ 加密後的資料
加密後的資料 + 鑰匙 ──→ Decrypt（解密） ──→ 原始資料

原始資料 + 鑰匙 ──→ Encrypt（加密） ──→ 加密後的資料
加密後的資料 + 鑰匙 ──→ Decrypt（解密） ──→ 原始資料

沒有鑰匙，就沒辦法加密或解密。

這就是加密最核心的概念。

加密 vs 編碼：差在哪裡？

很多人會搞混這兩個，讓我們來釐清一下：

簡單來說：

• 編碼：任何人都可以解開，因為不需要鑰匙
• 加密：只有有鑰匙的人才能解開

三個觀念的完整比較

現在我們可以把雜湊、編碼、加密三個放在一起比較：

記住這個口訣：

• 雜湊：單向，沒鑰匙
• 編碼：雙向，沒鑰匙
• 加密：雙向，有鑰匙

加密的三種類型

既然加密需要鑰匙，那鑰匙就有學問了。

我們用「鎖頭」和「鑰匙」來理解會更直觀。

對稱式加密：一個鎖頭，兩把一樣的鑰匙

概念

想像你要寄一個上鎖的箱子給朋友：

• 你有一個鎖頭和兩把一模一樣的鑰匙
• 你留一把，另一把事先給你朋友
• 你把東西放進箱子，用鎖頭鎖起來
• 朋友收到後，用他那把鑰匙打開

因為雙方都有鑰匙，所以：

• 你可以鎖，朋友可以開
• 朋友也可以鎖，你也可以開

雙向都能加密、都能解密。

原始資料 + 鑰匙A ──→ 加密 ──→ 密文
密文 + 鑰匙A ──→ 解密 ──→ 原始資料

原始資料 + 鑰匙A ──→ 加密 ──→ 密文
密文 + 鑰匙A ──→ 解密 ──→ 原始資料

常見的對稱式加密

AES（Advanced Encryption Standard） 是最常見的對稱式加密演算法。

對稱式的問題

聽起來很方便，但有一個麻煩：你要怎麼把鑰匙安全地交給對方？

如果你把鑰匙用網路傳過去，萬一被攔截，別人也拿到鑰匙了，那你的加密就沒用了。

這就是為什麼會有非對稱式加密。

非對稱式加密：一個鎖頭，一把鑰匙

概念

這次換一個情境：

• 你朋友給你一個打開的鎖頭（但他保留唯一的鑰匙）
• 你把東西放進箱子，用這個鎖頭鎖起來
• 鎖上之後，連你自己都打不開
• 只有你朋友有鑰匙，只有他能打開

這就是非對稱式加密：

• 鎖頭（公鑰）：可以公開給任何人，誰都能拿來上鎖
• 鑰匙（私鑰）：只有收件人自己有，只有他能解鎖

原始資料 + 公鑰 ──→ 加密 ──→ 密文
密文 + 私鑰 ──→ 解密 ──→ 原始資料

原始資料 + 公鑰 ──→ 加密 ──→ 密文
密文 + 私鑰 ──→ 解密 ──→ 原始資料

那如果要雙向通訊呢？

你可能會想：這樣我只能傳給他，他怎麼傳給我？

答案是：雙方各自都有一組鎖頭和鑰匙。

• 你有：你的鎖頭（公鑰）+ 你的鑰匙（私鑰）
• 朋友有：朋友的鎖頭（公鑰）+ 朋友的鑰匙（私鑰）

這樣：

• 你傳給朋友：用朋友的鎖頭鎖 → 朋友用朋友的鑰匙開
• 朋友傳給你：用你的鎖頭鎖 → 你用你的鑰匙開

常見的非對稱式加密

RSA 是最經典的非對稱式加密演算法，常用於：

• 數位簽章：證明這份文件確實是你發出的
• SSH 金鑰登入：用金鑰登入遠端伺服器，不用打密碼
• 加密電子郵件：像 PGP/GPG 就是用非對稱式加密來保護信件內容

混合式加密：兩種方式一起用

為什麼需要混合式？

非對稱式加密很安全，但有一個缺點：速度比較慢。

如果你要傳一個很大的檔案，全部都用非對稱式加密，會花很多時間。

對稱式加密速度快，但問題是：鑰匙怎麼安全地傳給對方？

聰明的做法是：兩種混著用。

概念

用剛剛的比喻來解釋：

1. 第一步：安全地交換鑰匙（用非對稱式）

• 你朋友給你一個打開的鎖頭（公鑰）
• 你自己做一把對稱式的鑰匙
• 你把這把鑰匙放進箱子，用朋友的鎖頭鎖起來，寄給他
• 朋友用他的私鑰打開箱子，拿到那把對稱式鑰匙

2. 第二步：用對稱式鑰匙加密資料（速度快）

• 現在你們兩個都有同一把對稱式鑰匙了
• 之後所有的資料都用這把鑰匙加密、解密
• 速度快，又安全

【第一步：交換鑰匙】
對稱式鑰匙 + 對方公鑰 ──→ 加密 ──→ 傳給對方
對方用私鑰解開 ──→ 拿到對稱式鑰匙

【第二步：傳輸資料】
資料 + 對稱式鑰匙 ──→ 加密/解密 ──→ 快速又安全

【第一步：交換鑰匙】
對稱式鑰匙 + 對方公鑰 ──→ 加密 ──→ 傳給對方
對方用私鑰解開 ──→ 拿到對稱式鑰匙

【第二步：傳輸資料】
資料 + 對稱式鑰匙 ──→ 加密/解密 ──→ 快速又安全

為什麼這樣最好？

• 安全：鑰匙是用非對稱式傳的，就算被攔截也打不開
• 快速：實際資料是用對稱式加密的，速度快

這就是現在大部分安全通訊的做法。

常見的混合式加密

SSL/TLS 就是最經典的混合式加密應用。

你有沒有注意過，有些網址是 http://，有些是 https://？

那個 S 就是指 SSL（Secure），代表這個網站使用了加密來保護你的資料傳輸。

SSL/TLS 的運作方式就是：

1. 先用非對稱式加密安全地交換一把對稱式鑰匙
2. 之後所有資料都用對稱式加密來傳輸

類似的應用還有：

• HTTPS：HTTP + SSL/TLS
• SFTP：FTP + SSL/TLS
• WSS：WebSocket + SSL/TLS
• VPN：虛擬私人網路

只要看到後面有加 S 的，通常就是有用到 SSL/TLS 加密。

三種加密方式比較

重點整理

來複習一下這篇講的重點：

1. 加密是雙向的，可以加密過去，也可以解密回來
2. 加密需要鑰匙，這是它跟編碼最大的差別
3. 對稱式加密：加密和解密用同一把鑰匙（例如 AES）
4. 非對稱式加密：加密和解密用不同鑰匙，分成公鑰和私鑰（例如 RSA）
5. 網址後面有 S 的（HTTPS、SFTP、WSS），通常就是有用到 SSL 加密

系列總結

到這邊，雜湊、編碼、加密這三個觀念就都講完了！

再幫大家複習一次：

搞懂這三個的差別之後，後面在做密碼驗證、Token、JWT 這些東西的時候，就不會再搞混了！