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[Python3] RSA的加解密和签名/验签实现 -- 使用pycrytodome

2020年01月07日  | 移动技术网IT编程  | 我要评论

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 crypto 包介绍:

pycrypto,pycrytodome 和 crypto 是一个东西,crypto 在 python 上面的名字是 pycrypto 它是一个第三方库,但是已经停止更新,所以不建议安装这个库;

windows 下 python3.6 版本以上安装比较麻烦(本人是 python3.7,尝试安装未成功,如果需要尝试安装的,可以参考点击这里),在安装无果的情况下,可以安装 pycryptodome,它是pycrypto 的延伸版本,用法和 pycrypto 是一模一样的;

pip install pycryptodome

安装完成后,在 python 各种引用包存放路径下,把文件夹 crypto 改为 crypto 即可。

rsa算法简介:

rsa加密算法是一种非对称加密算法

加密的秘钥是由公钥私钥两部分组成秘钥对,

公钥用来加密消息,私钥用来对消息进行解密

公钥是公开的,私钥则是用户自己保留的,

由于公钥是公开的,那么任何人只要获取到公钥,都可以使用公钥来加密发送伪造内容,出于安全性考虑,在发送消息之前我们可以使用rsa来签名。

签名使用私钥来进行签名使用公钥来进行验签,通过签名我们可以确保用户身份的唯一性,从而提高安全性。

 

from crypto.publickey import rsa
import crypto.signature.pkcs1_v1_5 as sign_pkcs1_v1_5  # 用于签名/验签
from crypto.cipher import pkcs1_v1_5  # 用于加密
from crypto import random
from crypto import hash

# 手动生成一个密钥对(项目中的密钥对一般由开发来生成),生成密钥对的时候,可以指定生成的长度,一般推荐使用1024bit,
# 1024bit的rsa公钥,最多只能加密117byte的数据,数据流超过这个数则需要对数据分段加密,
# 目前1024bit长度的密钥已经被证明了不够安全,尽量使用2048bit长度的密钥,2048bit长度密钥最多能加密245byte长度的数据
计算长度公式:密钥长度/8 - 11 = 最大加密量 (单位 bytes)
下面生成一对2048bit的密钥:
x = rsa.generate(2048)
# y = rsa.generate(2048, random.new().read)   #也可以使用伪随机数来辅助生成

s_key = x.export_key() #私钥
g_key = x.publickey().export_key() #公钥
# print("私钥:", s_key)
# print("公钥:", g_key)
 
# 写入文件
# with open("c.pem", "wb") as x:
#     x.write(s_key)
# with open("d.pem", "wb") as x:
#     x.write(g_key)
 
#从文件导入密钥 -- 通过私钥生成公钥  (公钥不会变 -- 用于只知道私钥的情况)--2
# with open('c.pem','rb')as x:
#     s_key = rsa.importkey(x.read())
# # new_g_key = s_key.publickey().export_key()
# # print(new_g_key)
#
# cert = s_key.export_key("der")  #生成证书 -- 它和私钥是唯一对应的
# print(cert)
 
#实现rsa 非对称加解密
my_private_key = s_key  # 私钥
my_public_key = g_key  # 公钥

① 使用公钥 - 私钥对信息进行"加密" + "解密"

'''
作用:对信息进行公钥加密,私钥解密。
应用场景:
    a想要加密传输一份数据给b,担心使用对称加密算法易被他人破解(密钥只有一份,一旦泄露,则数据泄露),故使用非对称加密。
    信息接收方可以生成自己的秘钥对,即公私钥各一个,然后将公钥发给他人,私钥自己保留。
    
    a使用公钥加密数据,然后将加密后的密文发送给b,b再使用自己的私钥进行解密,这样即使a的公钥和密文均被第三方得到,
    第三方也要知晓私钥和加密算法才能解密密文,大大降低数据泄露风险。
'''
 
def encrypt_with_rsa(plain_text):
 
    #先公钥加密
    cipher_pub_obj = pkcs1_v1_5.new(rsa.importkey(my_public_key))
    _secret_byte_obj = cipher_pub_obj.encrypt(plain_text.encode())
 
    return _secret_byte_obj
 
def decrypt_with_rsa(_secret_byte_obj):
 
    #后私钥解密
    cipher_pri_obj = pkcs1_v1_5.new(rsa.importkey(my_private_key))
    _byte_obj = cipher_pri_obj.decrypt(_secret_byte_obj, random.new().read)
    plain_text = _byte_obj.decode()
 
    return plain_text
 
def executer_without_signature():
 
    #加解密验证
    text = "i love ca!"
    assert text == decrypt_with_rsa(encrypt_with_rsa(text))
    print("rsa test success!")

② 使用私钥 - 公钥对信息进行"签名" + "验签"

'''
作用:对解密后的文件的完整性、真实性进行验证(繁琐但更加保险的做法,很少用到)
应用场景:
    a有一私密文件欲加密后发送给b,又担心因各种原因导致b收到并解密后的文件并非完整、真实的原文件(可能被篡改或丢失一部分),
    所以a在发送前对原文件进行签名,将[签名和密文]一同发送给b让b收到后用做一下文件的[解密 + 验签],
    均通过后-方可证明收到的原文件的真实性、完整性。
    
'''
def to_sign_with_private_key(plain_text):
 
    #私钥签名
    signer_pri_obj = sign_pkcs1_v1_5.new(rsa.importkey(my_private_key))
    rand_hash = hash.sha256.new()
    rand_hash.update(plain_text.encode())
    signature = signer_pri_obj.sign(rand_hash)
 
    return signature
 
def to_verify_with_public_key(signature, plain_text):
 
    #公钥验签
    verifier = sign_pkcs1_v1_5.new(rsa.importkey(my_public_key))
    _rand_hash = hash.sha256.new()
    _rand_hash.update(plain_text.encode())
    verify = verifier.verify(_rand_hash, signature)
 
    return verify #true / false
 
def executer_with_signature():
 
    #签名/验签
    text = "i love ca!"
    assert to_verify_with_public_key(to_sign_with_private_key(text), text)
    print("rsa signature verified!")
 
if __name__ == '__main__' :
 
    executer_without_signature() # 只加密不签名
 
    executer_with_signature()  #只签名不加密
 
    #二者结合食用更佳
'''
如果是加密的同时又要签名,这个时候稍微有点复杂。
1、发送者和接收者需要各持有一对公私钥,也就是4个钥匙。
2、接收者的公私钥用于机密信息的加解密
3、发送者的公私钥用于机密信息的签名/验签
4、接收者和发送者都要提前将各自的[公钥]告知对方。
'''

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