python实现非对称加密

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mob649e8157aaee 2024-12-19 09:07:24 ©著作权

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Python 实现非对称加密的入门指南

非对称加密是一种加密机制，使用一对密钥：公开密钥（public key）和私有密钥（private key）。公开密钥用于加密数据，而私有密钥用于解密数据。这种机制广泛应用于安全通信、数字签名等领域。本文将引导你如何使用 Python 实现非对称加密。

整体流程

以下是实现非对称加密的基本流程，详细步骤如下表所示：

步骤	描述
1	安装需要用到的库
2	生成密钥对
3	使用公开密钥进行加密
4	使用私有密钥进行解密

以下是这个流程的可视化图表：

flowchart TD
    A[安装库] --> B[生成密钥对]
    B --> C[使用公钥加密]
    C --> D[使用私钥解密]

各步骤说明及代码实现

步骤 1：安装需要用到的库

首先，你需要安装 cryptography 库，这是一个强大的加密库。可以使用如下命令进行安装：

pip install cryptography

步骤 2：生成密钥对

在生成非对称密钥对之前，我们需要导入相关库。下面是使用 cryptography 库生成公开密钥和私有密钥的代码：

from cryptography.hazmat.backends import default_backend
from cryptography.hazmat.primitives.asymmetric import rsa

# 生成私钥
private_key = rsa.generate_private_key(
    public_exponent=65537,
    key_size=2048,
    backend=default_backend()
)

# 生成公开密钥
public_key = private_key.public_key()

# 将生成的密钥写入文件
with open("private_key.pem", "wb") as f:
    f.write(private_key.private_bytes(
        encoding=serialization.Encoding.PEM,
        format=serialization.PrivateFormat.TraditionalOpenSSL,
        encryption_algorithm=serialization.NoEncryption()
    ))

with open("public_key.pem", "wb") as f:
    f.write(public_key.public_bytes(
        encoding=serialization.Encoding.PEM,
        format=serialization.PublicFormat.SubjectPublicKeyInfo
    ))

代码解释：

我们先导入 cryptography.hazmat.backends 和 cryptography.hazmat.primitives.asymmetric 模块。
使用 rsa.generate_private_key 方法生成私钥，同时得到相应的公钥。
将生成的私钥和公钥以 PEM 格式保存为文件，方便后续使用。

步骤 3：使用公开密钥进行加密

一旦生成了密钥，我们可以使用公开密钥来加密数据。以下是加密数据的代码示例：

from cryptography.hazmat.primitives.asymmetric import padding
from cryptography.hazmat.primitives import hashes
from cryptography.hazmat.primitives import serialization

# 读入公钥
with open("public_key.pem", "rb") as f:
    public_key = serialization.load_pem_public_key(f.read(), backend=default_backend())

# 原始消息
message = b"Hello, this is a secret message!"

# 使用公钥进行加密
ciphertext = public_key.encrypt(
    message,
    padding.OAEP(
        mgf=padding.MGF1(algorithm=hashes.SHA256()),
        algorithm=hashes.SHA256(),
        label=None
    )
)

print("加密后的消息:", ciphertext)

代码解释：

读取保存的公钥文件。
定义需要加密的原始消息。
使用公钥的 encrypt 方法进行加密，同时定义填充方式和哈希算法。

步骤 4：使用私有密钥进行解密

最后，我们可以使用私有密钥对加密后的数据进行解密。下面是相关的解密代码：

# 读入私钥
from cryptography.hazmat.primitives import serialization

with open("private_key.pem", "rb") as f:
    private_key = serialization.load_pem_private_key(
        f.read(),
        password=None,
        backend=default_backend()
    )

# 解密
plaintext = private_key.decrypt(
    ciphertext,
    padding.OAEP(
        mgf=padding.MGF1(algorithm=hashes.SHA256()),
        algorithm=hashes.SHA256(),
        label=None
    )
)

print("解密后的消息:", plaintext.decode())

代码解释：