Python3使用sm2加密

引言

在现代的信息时代，数据的安全性越来越受到重视。为了保护数据的机密性和完整性，加密算法被广泛应用于各种领域。sm2是中国自主设计的一种非对称加密算法，被广泛应用于数字证书、电子签名等方面。本文将介绍如何使用Python3中的cryptography库来实现sm2加密。

sm2加密算法

sm2是一种基于椭圆曲线密码体系的非对称加密算法。相较于传统的RSA算法，sm2具有更高的安全性和更高的性能。以下是使用sm2算法进行加密的基本流程：

  1. 初始化密钥对：生成公钥和私钥。
  2. 加密：使用公钥对明文进行加密。
  3. 解密：使用私钥对密文进行解密。

代码示例

安装依赖

使用Python3的cryptography库来进行sm2加密，需要先安装相关依赖。可以使用以下命令来安装依赖：

pip install cryptography

生成密钥对

首先，我们需要生成一个密钥对，用于加密和解密数据。以下是生成密钥对的示例代码：

from cryptography.hazmat.primitives.asymmetric import ec
from cryptography.hazmat.primitives import serialization

private_key = ec.generate_private_key(ec.SECP256K1())
public_key = private_key.public_key()

private_key_pem = private_key.private_bytes(
    encoding=serialization.Encoding.PEM,
    format=serialization.PrivateFormat.PKCS8,
    encryption_algorithm=serialization.NoEncryption()
)

public_key_pem = public_key.public_bytes(
    encoding=serialization.Encoding.PEM,
    format=serialization.PublicFormat.SubjectPublicKeyInfo
)

with open("private_key.pem", "wb") as f:
    f.write(private_key_pem)

with open("public_key.pem", "wb") as f:
    f.write(public_key_pem)

上述代码使用了cryptography库中的ec.generate_private_key()函数来生成私钥，并通过私钥获取对应的公钥。

加密和解密

生成密钥对之后，我们可以使用公钥对数据进行加密，使用私钥对加密后的数据进行解密。以下是加密和解密的示例代码：

from cryptography.hazmat.primitives.asymmetric import utils
from cryptography.hazmat.primitives.asymmetric import padding
from cryptography.hazmat.primitives import hashes
from cryptography.hazmat.primitives.serialization import load_pem_public_key
from cryptography.hazmat.primitives.serialization import load_pem_private_key

# 加载公钥和私钥
with open("public_key.pem", "rb") as f:
    public_key = load_pem_public_key(f.read())

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

# 加密
plaintext = b"Hello, World!"
ciphertext = public_key.encrypt(
    plaintext,
    padding.OAEP(
        mgf=padding.MGF1(algorithm=hashes.SHA256()),
        algorithm=hashes.SHA256(),
        label=None
    )
)

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

print(decrypted_plaintext)

上述代码使用了cryptography库中的encrypt()函数和decrypt()函数来分别进行加密和解密操作。

序列图

sequenceDiagram
    participant User
    participant System

    User->>System: 生成密钥对
    System->>User: 返回公钥和私钥

    User->>System: 加密数据
    System->>User: 返回加密后的数据

    User->>System: 解密数据
    System->>User: 返回解密后的数据

上述序列图展示了用户和系统之间的交互过程，包括生成密钥对、加密数据和解密数据。

关系图

erDiagram
    USER ||--o PRIVATE_KEY : Has
    USER ||--o PUBLIC_KEY : Has

上述关系图展示了用户和私钥、公钥之间的关系，一个用户可以拥有一个私钥