对称加密算法采用相同的密钥进行加密和解密操作。发送方使用密钥对明文数据进行加密，生成密文后传输给接收方，接收方则使用同一密钥对密文进行解密，还原出明文。这类算法的优势在于加密和解密速度快，适用于对大量数据的加密处理。例如，在文件加密软件中，常常采用对称加密算法快速加密整个文件。常见的对称加密算法如DES（数据加密标准），它将64位的明文数据块分成两半，通过16轮的置换和替换操作，使用56位的密钥对数据进行加密。然而，DES由于密钥长度较短，在现代计算能力下已逐渐被破解。AES（高级加密标准）则成为目前广泛应用的对称加密算法，它支持128位、192位和256位的密钥长度，安全性更高。
对称加密算法在数据存储和实时通信领域应用广泛。在数据存储方面，数据库中的敏感数据，如用户密码、身份证号等，可使用对称加密算法进行加密存储。当需要读取数据时，系统使用密钥解密数据供授权用户访问。在实时通信场景中，如视频会议、即时通讯等，对称加密算法能快速加密传输中的音视频和文本数据，确保通信内容的保密性。例如，在一款即时通讯软件中，用户发送的消息在客户端使用对称加密算法加密后，通过网络传输到接收方客户端，再由接收方使用相同密钥解密显示。
非对称加密算法使用一对密钥，即公钥和私钥。公钥可以公开分发，用于对数据进行加密；私钥则由用户自行妥善保管，用于解密被公钥加密的数据。以RSA算法为例，其基于大整数分解难题，生成公钥和私钥。发送方使用接收方的公钥对数据进行加密，接收方使用自己的私钥解密。这种加密方式的优点是安全性高，尤其是在密钥交换和身份认证方面具有独特优势。例如，在网络支付场景中，商家使用支付平台的公钥对支付信息加密后传输，支付平台使用私钥解密，确保信息安全。但非对称加密算法的缺点是加密和解密速度较慢，不适用于对大量数据的加密。
非对称加密算法常用于数字签名、密钥交换和身份认证等场景。在数字签名中，发送方使用自己的私钥对数据的哈希值进行加密，生成数字签名。接收方使用发送方的公钥解密数字签名，并与重新计算的哈希值进行比对，以验证数据的完整性和发送方的身份。在密钥交换过程中，双方通过非对称加密算法安全地交换对称加密算法所需的密钥，从而结合对称加密算法的高效性和非对称加密算法的安全性进行数据传输。例如，在SSL/TLS协议中，客户端和服务器通过非对称加密算法交换对称加密密钥，然后使用对称加密算法进行后续的数据传输。
哈希算法是一种将任意长度的数据映射为固定长度哈希值的算法。它的特点是单向性，即从数据容易计算出哈希值，但从哈希值几乎无法反推出原始数据。同时，哈希算法具有抗碰撞性，即不同的数据很难产生相同的哈希值。例如，MD5算法将任意长度的数据映射为128位的哈希值，SHA - 256算法则将数据映射为256位的哈希值。哈希算法常用于数据完整性验证，当数据在传输或存储过程中发生任何变化，其哈希值都会改变。
哈希算法在文件完整性校验、密码存储等方面应用广泛。在下载文件时，网站通常会提供文件的哈希值，用户下载完成后，使用相同的哈希算法计算文件的哈希值，并与网站提供的哈希值进行比对，以确保文件在下载过程中未被篡改。在密码存储方面，系统通常不直接存储用户的明文密码，而是存储密码的哈希值。当用户登录时，系统将用户输入的密码计算哈希值，并与存储的哈希值进行比对，以验证用户身份。这种方式即使数据库被攻击，攻击者也难以获取用户的真实密码。
