Pycrypto与RSA密码技术笔记

最新推荐文章于 2023-01-31 18:38:10 发布

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文章标签： python

原文链接：http://www.cnblogs.com/zhangyamei/p/11215219.html

本文介绍了Python密码库Pycrypto及其使用RSA算法实现加密解密、数字签名和验证的过程。Pycrypto支持多种加密算法，如AES、DES、RSA等，适用于信息安全领域的多种应用场景。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

参考：

1、https://www.jianshu.com/p/6a39610122fa

2、https://www.cnblogs.com/huxianglin/p/6387045.html

做个备份，用以学习

密码与通信

密码技术是一门历史悠久的技术。信息传播离不开加密与解密。密码技术的用途主要源于两个方面，加密/解密和签名/验签

在信息传播中，通常有发送者，接受者和窃听者三个角色。假设发送者Master想要写信给接受者Ghost，可是又不想信的内容被别人看到，因此Master需要先对信加密，而Ghost收到信之后又能解密。这样别的人即使窃听盗取了密文也无法解密。其次，如果窃听者并不像破译内容，而是伪造Master发消息给Ghost，那么Master发消息前就得先对机密内容进行签名。

密码技术

为了进行加密以及通信，人们发明了很多公开的算法。对称与非对称算法等。常见的加密方式有RSA, AES等算法。对于选择加密算法，一个常识就是使用公开的算法。一方面是这些算法经过实践检验，另一方面对于破译难度和破译条件破译时间都有预估。对于任何加密算法，都是能破解的，不同在于时间上的投入。

Python密码库--Pycrypto

Python良好的生态，对于加密解密技术都有成熟的第三方库。大名鼎鼎的M2Crypto和Pycrypto，前者非常容易使用，可是安装却非常头疼，不同的系统依赖软件的版本还有影响。后者则比较方面，直接使用pip安装即可。

该模块支持的加密方式：

对称加密方式：
1. AES
2. DES
3. ARC4
散列值计算：
1. MD5
2. SHA
3. HMAC
公钥加密和签名：
1. RSA
2. DSA

基本上常见的关于信息安全类的算法都可以支持，所以，这是一个很强大的模块

安装方法：

pip install pycrypto

RSA 密码算法与签名

RSA是一种公钥密码算法，RSA的密文是对代码明文的数字的 E 次方求mod N 的结果。也就是将明文和自己做E次乘法，然后再将其结果除以 N 求余数，余数就是密文。RSA是一个简洁的加密算法。E 和 N 的组合就是公钥（public key）。

对于RSA的解密，即密文的数字的 D 次方求mod N 即可，即密文和自己做 D 次乘法，再对结果除以 N 求余数即可得到明文。D 和 N 的组合就是私钥（private key）。

算法的加密和解密还是很简单的，可是公钥和私钥的生成算法却不是随意的。本文在于使用，对生成秘钥对的算法就暂时忽略。使用 Pycrypto生成秘钥对很简单，我们分别为 Master和Ghost各生成一对属于自己的秘钥对。

from Crypto import Random
from Crypto.PublicKey import RSA


# 伪随机数生成器
random_generator = Random.new().read
# rsa算法生成实例
rsa = RSA.generate(1024, random_generator)

# master的秘钥对的生成
private_pem = rsa.exportKey()

#--------------------------------------------生成公私钥对文件-----------------------------------------------------------
with open('master-private.pem', 'wb') as f:
    f.write(private_pem)

public_pem = rsa.publickey().exportKey()
with open('master-public.pem', 'wb') as f:
    f.write(public_pem)

#---------------------------------------------------
# ghost的秘钥对的生成
private_pem = rsa.exportKey()
with open('ghost-private.pem', 'wb') as f:
    f.write(private_pem)

public_pem = rsa.publickey().exportKey()
with open('ghost-public.pem', 'wb') as f:
    f.write(public_pem)

#-----------------------------------生成的公私钥文件类似于如下形式-------------------------------------------------------
# 私钥
-----BEGIN RSA PRIVATE KEY-----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-----END RSA PRIVATE KEY-----

#公钥
-----BEGIN PUBLIC KEY-----
MIGfMA0GCSqGSIb3DQEBAQUAA4GNADCBiQKBgQC6mwuOxuqYi6mugLGr3OuiHwm/
hF4kQX1zd5VhGwxYf4H5+pkOCES2UjOyLP9Xh6w+DJtRwTGE2xwDd3wMfW2wkHij
M/uHkM9Jt+oRGIjy4IiXo+7tue/NWBkDiQm1qte0YDKlmkFREwvZ5X2KaCsSx+dy
KH4QsovxQ3/RxftdmQIDAQAB
-----END PUBLIC KEY-----

加密与解密

通常通信的时候，发送者使用接受者的公钥加密，接受者使用接受者私钥解密。

简而言之，Master给Ghost通信，需要加密内容，那么Ghost会生成一个秘钥对，Ghost的公钥ghost-public.pem和私钥ghost-private.pem 。Ghost 把公钥公开给发送者，任何人都可以用来加密，然后Master使用ghost-public.pem进行加密，然后把内容发给Ghost，Ghost再使用ghost-private.pem进行解密。
这样Ghost就能看到Master所发的内容了，当然，如果Ghost想要给Master发消息，就需要Master先把其的公钥给Ghost，后者再使用公钥加密，然后发送给Master，最后Master使用自己的私钥解密。

from Crypto.PublicKey import RSA
from Crypto.Cipher import PKCS1_v1_5 as Cipher_pkcs1_v1_5
import base64

message = 'hello ghost, this is a plian text'
with open('ghost-public.pem',"r") as f:
     key = f.read()
     rsakey = RSA.importKey(key)  # 导入读取到的公钥
     cipher = Cipher_pkcs1_v1_5.new(rsakey)  # 生成对象
     cipher_text = base64.b64encode(cipher.encrypt(message.encode(encoding="utf-8")))  # 通过生成的对象加密message明文，注意，在python3中加密的数据必须是bytes类型的数据，不能是str类型的数据
     print(cipher_text)

with open('ghost-private.pem') as f:
    key = f.read()
    rsakey = RSA.importKey(key)  # 导入读取到的私钥
    cipher = Cipher_pkcs1_v1_5.new(rsakey)  # 生成对象
    text = cipher.decrypt(base64.b64decode(cipher_text), "ERROR")  # 将密文解密成明文，返回的是一个bytes类型数据，需要自己转换成str
    print(text)
# 结果：
b'meBtYXP35VNjtWXsONDluweXdG98tMHjb5GxBLFJ0GJzo+96wSrHe8SDhNJweDJP6/OdeIQ8jP1HKCK+aC9HA12YMSUUqcixsY5s8QUyTs+fkMjGrlC6I7hPLO4DGQbFXEY0jiqP9ycgmAi5FCsDMcm0oEm8/fVzv7vl9QarSN4='  # 加密后的密文
b'hello ghost, this is a plian text'  # 解密后的明文

签名与验签

当然，对于窃听者，有时候也可以对伪造Master给Ghost发送内容。为此出现了数字签名。也就是Master给Ghost发送消息的时候，先对消息进行签名，表明自己的身份，并且这个签名无法伪造。具体过程即Master使用自己的私钥对内容签名，然后Ghost使用Master的公钥进行验签。

签名

# Master 使用自己的公钥对内容进行签名
In [17]: with open('master-private.pem') as f:
   ....:       key = f.read()
   ....:       rsakey = RSA.importKey(key)
   ....:       signer = Signature_pkcs1_v1_5.new(rsakey) ....: digest = SHA.new() ....: digest.update(message) ....: sign = signer.sign(digest) ....: signature = base64.b64encode(sign) In [18]: print signature jVUcAYfgF5Pwlpgrct3IlCX7KezWqNI5tD5OIFTrfCOQgfyCrOkN+/gRLsMiSDOHhFPj2LnfY4Cr5u4eG2IiH8+uSF5z4gUX48AqCQlqiOTLk2EGvyp+w+iYo2Bso1MUi424Ebkx7SnuJwLiPqNzIBLfEZLA3ov69aDArh6hQiw=

验签

In [22]: with open('master-public.pem') as f:
   ....:      key = f.read()
   ....:      rsakey = RSA.importKey(key)
   ....:      verifier = Signature_pkcs1_v1_5.new(rsakey)
   ....:      digest = SHA.new() ....: # Assumes the data is base64 encoded to begin with ....: digest.update(message) ....: is_verify = verifier.verify(digest, base64.b64decode(signature)) ....: print is_verify ....: True

总结

Pycrypto提供了比较完善的加密算法。RSA广泛用于加密与解密，还有数字签名通信领域。使用Publick/Private秘钥算法中，加密主要用对方的公钥，解密用自己的私钥。签名用自己的私钥，验签用对方的公钥。

加密解密：公钥加密，私钥解密

签名验签：私钥签名，公钥验签

无论是加密机密还是签名验签都使用同一对秘钥对，

遇到的问题：

1、安装：pip install pycrypto 时，报错“warning: GMP or MPIR library not found; Not building Crypto.PublicKey._fastmath.”

解：缺少vs2015，下载安装

2、ImportError: No module named 'winrandom'

解：修改python3安装目录下的 lib/Crypto/Random/OSRNG/nt.py 文件中找到

import winrandom

修改为

from Crypto.Random.OSRNG import winrandom

转载于:https://www.cnblogs.com/zhangyamei/p/11215219.html