Python如何玩转加密？

密码学俱乐部的一条规则是：永远不要自己发明密码系统。密码学俱乐部的第二条规则是：永远不要自己实现密码系统：在现实世界中，在实现以及设计密码系统阶段都找到过许多漏洞。

Python 中的一个有用的基本加密库就叫做 cryptography 。它既是一个“安全”方面的基础库，也是一个“危险”层。“危险”层需要更加小心和相关的知识，并且使用它很容易出现安全漏洞。在这篇介绍性文章中，我们不会涵盖“危险”层中的任何内容!

cryptography 库中最有用的高级安全功能是一种 Fernet 实现。Fernet 是一种遵循实践的加密缓冲区的标准。它不适用于非常大的文件，如千兆字节以上的文件，因为它要求你一次加载要加密或解密的内容到内存缓冲区中。

Fernet 支持对称(symmetric)(即密钥(secret key))加密方式*：加密和解密使用相同的密钥，因此必须保持安全。

生成密钥很简单：

 
 
   
  
  >>> k = fernet.Fernet.generate_key()    
  
  >>> type(k)

这些字节可以写入有适当权限的文件，在安全的机器上。

有了密钥后，加密也很容易：

 
 
   
  
  >>> frn = fernet.Fernet(k)    
  
  >>> encrypted = frn.encrypt(b"x marks the spot")    
  
  >>> encrypted[:10]    
  
  b'gAAAAABb1'

如果在你的机器上加密，你会看到略微不同的值。不仅因为(我希望)你生成了和我不同的密钥，而且因为 Fernet 将要加密的值与一些随机生成的缓冲区连接起来。这是我之前提到的“实践”之一：它将阻止对手分辨哪些加密值是相同的。

解密同样简单：

 
 
   
  
  >>> frn = fernet.Fernet(k)    
  
  >>> frn.decrypt(encrypted)    
  
  b'x marks the spot'

请注意，这仅加密和解密字节串。为了加密和解密文本串，通常需要对它们使用 UTF-8 进行编码和解码。

20 世纪中期密码学最有趣的进展之一是公钥(public key)加密。它可以在发布加密密钥的同时而让解密密钥保持保密。例如，它可用于保存服务器使用的 API 密钥：服务器是可以访问解密密钥的一方，但是任何人都可以保存公共加密密钥。

虽然 cryptography 没有任何支持公钥加密的安全功能，但 PyNaCl 库有。PyNaCl 封装并提供了一些很好的方法来使用 Daniel J. Bernstein 发明的 NaCl 加密系统。

NaCl 始终同时加密(encrypt)和签名(sign)或者同时解密(decrypt)和验证签名(verify signature)。这是一种防止基于可伸缩性(malleability-based)的方法，其中不法分子会修改加密值。

加密是使用公钥完成的，而签名是使用密钥完成的：

 
 
   
  
  >>> from nacl.public import PrivateKey, PublicKey, Box    
  
  >>> source = PrivateKey.generate()    
  
  >>> with open("target.pubkey", "rb") as fpin:    
  
  ... target_public_key = PublicKey(fpin.read())    
  
  >>> enc_box = Box(source, target_public_key)    
  
  >>> result = enc_box.encrypt(b"x marks the spot")    
  
  >>> result[:4]    
  
  b'\xe2\x1c0\xa4'

解密颠倒了角色：它需要私钥进行解密，需要公钥验证签名：

 
 
   
  
  >>> from nacl.public import PrivateKey, PublicKey, Box    
  
  >>> with open("source.pubkey", "rb") as fpin:   
  
  ... source_public_key = PublicKey(fpin.read())    
  
  >>> with open("target.private_key", "rb") as fpin:    
  
  ... target = PrivateKey(fpin.read())    
  
  >>> dec_box = Box(target, source_public_key)    
  
  >>> dec_box.decrypt(result)    
  
  b'x marks the spot'

PocketProtector 库构建在 PyNaCl 之上，包含完整的密钥管理方案。

当前标题：Python如何玩转加密？
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