百木园-与人分享,
就是让自己快乐。

Python工具箱系列(十八)

非对称加解密应用广泛,它的存在是致力于解决密钥通过公共信道传输这一经典难题。对称加密有一个天然的缺点,就是加密方和解密方都要持有同样的密钥,而这个密钥在传递过程中有可能会被截获,从而使加解密失效。难不成还要为密钥的传输再做一次加密?这样不就陷入了死循环?或许有人在想,密钥即使被盗取,不还有加密算法保证信息安全吗?但任何算法最终都会被破译,所以不能依赖算法的复杂度来保证安全。

可能的解决方案如下:

  • 事先共享密
  • 钥密钥分配中心
  • Diffie-Hellman密钥交换
  • 非对称加密

非对称加密就是一种广泛应用的加解密技术。非对称加密需要4个密钥。通信双方各自准备一对公钥和私钥。其中公钥是公开的,由信息接受方提供给信息发送方。公钥用来对信息加密。私钥由信息接受方保留,用来解密。既然公钥是公开的,就不存在保密问题。也就是说非对称加密完全不存在密钥配送问题。

下面是一个简单的场景:

  • 小明确定了自己的私钥mPrivateKey,公钥 mPublicKey。自己保留私钥,将公钥mPublicKey发给了小红。
  • 小红确定了自己的私钥hPrivateKey,公钥 hPublicKey。自己保留私钥,将公钥hPublicKey发给了小明。
  • 小明发送信息“周六早10点智慧谷见”,并且用小红的公钥hPublicKey进行加密。
  • 小红收到信息后用自己的私钥hPrivateKey进行解密。然后回复 “收到,不要迟到” 并用小明的公钥mPublicKey加密。
  • 小明收到信息后用自己的私钥mPrivateKey进行解密。

由于非对称密钥的特点,没有私钥就无法解密配对的公钥加密的信息,所以小明不担心自己公钥的任意发布、复制。同一公钥无法对此公钥加密的信息解密。所以,问题就变成了,只要保存好私钥就可以保证数据传输的安全,而私钥不需要在公共信息网络上传递,安全性是有基本保障的。

RSA是1977年由罗纳德·李维斯特(Ron Rivest)、阿迪·萨莫尔(Adi Shamir)和伦纳德·阿德曼(Leonard Adleman)一起提出的。RSA就是他们三人姓氏开头字母拼在一起组成的。RSA是现在使用最为广泛的非对称加密算法。其原理本文不再赘述,毕竟本系列的文章重在实用。而一旦某一天发现了快速做质因数分解的算法,那么RSA就不再安全。

需要注意的是:

  • 非对称加密的处理速度只有对称加密的几百分之一。不适合对很长的消息做加密。
  • 1024bit的RSA不应该再被新的应用使用。至少要2048bit的RSA。
  • RSA解决了密码配送问题,但是效率更低。所以有些时候,根据需求可能会配合使用对称和非对称加密,形成混合密码系统,各取所长。

下面使用RSA进行数据加解密,先安装必要的模块:

 

pip install pycryptodome

生成密钥对的代码如下:

from Crypto import Random
from Crypto.PublicKey import RSA
 
 
random_generator = Random.new().read
rsa = RSA.generate(2048, random_generator)
# 生成私钥
private_key = rsa.exportKey()
print(private_key.decode(\'utf-8\'))
# 生成公钥
public_key = rsa.publickey().exportKey()
print(public_key.decode(\'utf-8\'))

with open(\'demo_private_key.pem\', \'wb\')as f:
    f.write(private_key)
    
with open(\'demo_public_key.pem\', \'wb\')as f:
    f.write(public_key)

也可以直接使用命令生成密钥对:

openssl genrsa -out rsa_private_key.pem 1024
openssl rsa -in rsa_private_key.pem -pubout -out rsa_public_key.pem

将公钥文件通过电邮、QQ、微信等各种通信方式发送给对方。此时就具备了相互加密通信的可能性。

以下代码演示了发送的过程:

 

import base64
from Crypto.PublicKey import RSA
from Crypto.Hash import SHA
from Crypto.Signature import PKCS1_v1_5 as PKCS1_signature
from Crypto.Cipher import PKCS1_v1_5 as PKCS1_cipher

def get_key(key_file):
    with open(key_file) as f:
        data = f.read()
        key = RSA.importKey(data)

    return key

def encrypt_data(msg,key):
    cipher = PKCS1_cipher.new(key)
    encrypt_text = base64.b64encode(cipher.encrypt(bytes(msg.encode(\"utf8\"))))
    return encrypt_text.decode(\'utf-8\')

public_key = get_key(\'demo_public_key.pem\')
encryptedmsg = encrypt_data(\"hello,tiangong\",public_key)
print(encryptedmsg)
with open(\"encryptmsg.txt\", \"w\", encoding=\'utf-8\') as output_file:
    output_file.write(encryptedmsg)

以上代码将明文“hello,tiangong”通过公钥变换成为密文,并且保存在文件encryptmsg.txt。

内容如下所示:

 

jFabADeOZOx44R73gUvD9KwKy7nmhzf4fMeP2YBo0ff2DCv/B/2jYD2s6n0p8El2Nt/bnLdGAPKhC/HCv6AzNDG2bjSDLjn9Uy+aWe5h568Z4cPzzmlkIDbOwjCv1VMXaonV28vLW1mznbVLDSOT0Qd13D3KcaoZLRZRzvhyUAe52Yuizi3wfrhBrnfEXdtZzIA5FSRauxT77l/d81RmMbbQk+uN+E8aC3XwJOHfEGhvimU9gcv2NVyh4AI1Gqjfq61KbS/I4Iwo2knHnHHssGLeO6jxk/5JkNw7I8PO+qc27KdF3Ye4uQ+Woy0RoJ6LyFi41wJjs9mk8YJu9DHevg==

我们假设发送方通过各种方式(socket、电邮、微信等)将密文内容发送给了接收者,接收者使用自己的私钥进行解密。

其代码如下:

 

import base64
from Crypto.PublicKey import RSA
from Crypto.Hash import SHA
from Crypto.Signature import PKCS1_v1_5 as PKCS1_signature
from Crypto.Cipher import PKCS1_v1_5 as PKCS1_cipher

def get_key(key_file):
    with open(key_file) as f:
        data = f.read()
        key = RSA.importKey(data)

    return key

def decrypt_data(encrypt_msg,key):
    cipher = PKCS1_cipher.new(key)
    back_text = cipher.decrypt(base64.b64decode(encrypt_msg), 0)
    return back_text.decode(\'utf-8\')

with open(\"encryptmsg.txt\", \"r\", encoding=\'utf-8\') as output_file:
    encryptedmsg = output_file.read()
    
private_key = get_key(\'demo_private_key.pem\')
plainmsg = decrypt_data(encryptedmsg,private_key)
print(plainmsg)

运行后即可解出密文。以上就是一个单向加解密的完整过程。


来源:https://www.cnblogs.com/shanxihualu/p/16952807.html
本站部分图文来源于网络,如有侵权请联系删除。

未经允许不得转载:百木园 » Python工具箱系列(十八)

相关推荐

  • 暂无文章

登录

注册

正在加载中...