Python使用Pycrypto庫(kù)進(jìn)行RSA加密的方法詳解

更新時(shí)間：2016年06月06日 18:48:36 作者：人世間

RSA加密算法是一種強(qiáng)大的公鑰加密算法,安全性很高,這里我們來(lái)看一下Python使用Pycrypto庫(kù)進(jìn)行RSA加密的方法詳解,需要的朋友可以參考下

密碼與通信
密碼技術(shù)是一門歷史悠久的技術(shù)。信息傳播離不開加密與解密。密碼技術(shù)的用途主要源于兩個(gè)方面，加密/解密和簽名/驗(yàn)簽

在信息傳播中，通常有發(fā)送者，接受者和竊聽者三個(gè)角色。假設(shè)發(fā)送者M(jìn)aster想要寫信給接受者Ghost，可是又不想信的內(nèi)容被別人看到，因此Master需要先對(duì)信加密，而Ghost收到信之后又能解密。這樣別的人即使竊聽盜取了密文也無(wú)法解密。其次，如果竊聽者并不像破譯內(nèi)容，而是偽造Master發(fā)消息給Ghost，那么Master發(fā)消息前就得先對(duì)機(jī)密內(nèi)容進(jìn)行簽名。

密碼技術(shù)
為了進(jìn)行加密以及通信，人們發(fā)明了很多公開的算法。對(duì)稱與非對(duì)稱算法等。常見的加密方式有RSA, AES等算法。對(duì)于選擇加密算法，一個(gè)常識(shí)就是使用公開的算法。一方面是這些算法經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)，另一方面對(duì)于破譯難度和破譯條件破譯時(shí)間都有預(yù)估。對(duì)于任何加密算法，都是能破解的，不同在于時(shí)間上的投入。

Python密碼庫(kù)--Pycrypto
Python良好的生態(tài)，對(duì)于加密解密技術(shù)都有成熟的第三方庫(kù)。大名鼎鼎的M2Crypto和Pycrypto，前者非常容易使用，可是安裝卻非常頭疼，不同的系統(tǒng)依賴軟件的版本還有影響。后者則比較方面，直接使用pip安裝即可。

安裝

pip install pycrypto

RSA 密碼算法與簽名
RSA是一種公鑰密碼算法，RSA的密文是對(duì)代碼明文的數(shù)字的 E 次方求mod N 的結(jié)果。也就是將明文和自己做E次乘法，然后再將其結(jié)果除以 N 求余數(shù)，余數(shù)就是密文。RSA是一個(gè)簡(jiǎn)潔的加密算法。E 和 N 的組合就是公鑰（public key）。

對(duì)于RSA的解密，即密文的數(shù)字的 D 次方求mod N 即可，即密文和自己做 D 次乘法，再對(duì)結(jié)果除以 N 求余數(shù)即可得到明文。D 和 N 的組合就是私鑰（private key）。

算法的加密和解密還是很簡(jiǎn)單的，可是公鑰和私鑰的生成算法卻不是隨意的。本文在于使用，對(duì)生成秘鑰對(duì)的算法就暫時(shí)忽略。使用 Pycrypto生成秘鑰對(duì)很簡(jiǎn)單，我們分別為 Master和Ghost各生成一對(duì)屬于自己的秘鑰對(duì)。

from Crypto import Random
from Crypto.Hash import SHA
from Crypto.Cipher import PKCS1_v1_5 as Cipher_pkcs1_v1_5
from Crypto.Signature import PKCS1_v1_5 as Signature_pkcs1_v1_5
from Crypto.PublicKey import RSA

# 偽隨機(jī)數(shù)生成器
random_generator = Random.new().read
# rsa算法生成實(shí)例
rsa = RSA.generate(1024, random_generator)

# master的秘鑰對(duì)的生成
private_pem = rsa.exportKey()

with open('master-private.pem', 'w') as f:
  f.write(private_pem)

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

# ghost的秘鑰對(duì)的生成
private_pem = rsa.exportKey()
with open('master-private.pem', 'w') as f:
  f.write(private_pem)

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

所生成的私鑰和公鑰大概是這樣的：

加密與解密
通常通信的時(shí)候，發(fā)送者使用接受者的公鑰加密，接受者使用接受者私鑰解密。

簡(jiǎn)而言之，Master給Ghost通信，需要加密內(nèi)容，那么Ghost會(huì)生成一個(gè)秘鑰對(duì)，Ghost的公鑰ghost-public.pem和私鑰ghost-private.pem 。Ghost 把公鑰公開給發(fā)送者，任何人都可以用來(lái)加密，然后Master使用ghost-public.pem進(jìn)行加密，然后把內(nèi)容發(fā)給Ghost，Ghost再使用ghost-private.pem進(jìn)行解密。

1.加密（encrypt）

# Master使用Ghost的公鑰對(duì)內(nèi)容進(jìn)行rsa 加密

In [12]: message = 'hello ghost, this is a plian text'
In [13]: with open('ghost-public.pem') as f:
  ....:   key = f.read()
  ....:   rsakey = RSA.importKey(key)
  ....:   cipher = Cipher_pkcs1_v1_5.new(rsakey)
  ....:   cipher_text = base64.b64encode(cipher.encrypt(message))
  ....:   print cipher_text
  ....:


HYQPGB+axWCbPp7PPGNTJEAhVPW0TX5ftvUN2v40ChBLB1pS+PVM3YGT5vfcsvmPZhW8NKVSBp8FwjLUnMn6yXP1O36NaunUzyHwI+cpjlkTwZs3DfCY/32EzeuKuJABin1FHBYUMTOKtHy+eEDOuaJTnZTC7ZBkdha+J88HXSc=

cipher_text 即 Master加密后將要發(fā)送給Ghost的密文。

2.解密（decrypt）

# Ghost使用自己的私鑰對(duì)內(nèi)容進(jìn)行rsa 解密 

In [14]: with open('ghost-private.pem') as f:
  ....:   key = f.read()
  ....:   rsakey = RSA.importKey(key)
  ....:   cipher = Cipher_pkcs1_v1_5.new(rsakey)
  ....:   text = cipher.decrypt(base64.b64decode(encrypt_text), random_generator)
  ....:
In [15]: print text
hello ghost, this is a plian text
In [16]: assert text == message, 'decrypt falied'

這樣Ghost就能看到Master所發(fā)的內(nèi)容了，當(dāng)然，如果Ghost想要給Master發(fā)消息，就需要Master先把其的公鑰給Ghost，后者再使用公鑰加密，然后發(fā)送給Master，最后Master使用自己的私鑰解密。

簽名與驗(yàn)簽
當(dāng)然，對(duì)于竊聽者，有時(shí)候也可以對(duì)偽造Master給Ghost發(fā)送內(nèi)容。為此出現(xiàn)了數(shù)字簽名。也就是Master給Ghost發(fā)送消息的時(shí)候，先對(duì)消息進(jìn)行簽名，表明自己的身份，并且這個(gè)簽名無(wú)法偽造。具體過(guò)程即Master使用自己的私鑰對(duì)內(nèi)容簽名，然后Ghost使用Master的公鑰進(jìn)行驗(yàn)簽。

簽名

# Master 使用自己的公鑰對(duì)內(nèi)容進(jìn)行簽名
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=

驗(yàn)簽

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 = signer.verify(digest, base64.b64decode(signature))
  ....:   print is_verify
  ....:
True

總結(jié)
Pycrypto提供了比較完善的加密算法。RSA廣泛用于加密與解密，還有數(shù)字簽名通信領(lǐng)域。使用Publick/Private秘鑰算法中，加密主要用對(duì)方的公鑰，解密用自己的私鑰。簽名用自己的私鑰，驗(yàn)簽用對(duì)方的公鑰。