Python 的加密库入门

桃扇骨 2022-01-20 13:35 200阅读 0赞

> 加密你的数据并使其免受攻击者的攻击。

lock on world map

密码学俱乐部的第一条规则是：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 是一种遵循最佳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)
    <class 'bytes'>
    复制代码

这些字节可以写入有适当权限的文件，最好是在安全的机器上。

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'
    复制代码

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“最佳实践”之一：它将阻止对手分辨哪些加密值是相同的，这有时是攻击的重要部分。

解密同样简单：

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

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：服务器是唯一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的攻击的方法，其中攻击者会修改加密值。

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'
    复制代码

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'
    复制代码

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

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via: [opensource.com/article/19/…][opensource.com_article_19]

作者：[Moshe Zadka][] 选题：[lujun9972][] 译者：[geekpi][] 校对：[wxy][]

本文由 [LCTT][] 原创编译，[Linux中国][Linux] 荣誉推出

[cryptography]: https://link.juejin.im?target=https%3A%2F%2Fcryptography.io%2Fen%2Flatest%2F
[UTF-8]: https://link.juejin.im?target=https%3A%2F%2Fen.wikipedia.org%2Fwiki%2FUTF-8
[PyNaCl]: https://link.juejin.im?target=https%3A%2F%2Fpynacl.readthedocs.io%2Fen%2Fstable%2F
[NaCl]: https://link.juejin.im?target=https%3A%2F%2Fnacl.cr.yp.to%2F
[PocketProtector]: https://link.juejin.im?target=https%3A%2F%2Fgithub.com%2FSimpleLegal%2Fpocket_protector%2Fblob%2Fmaster%2FUSER_GUIDE.md
[opensource.com_article_19]: https://link.juejin.im?target=https%3A%2F%2Fopensource.com%2Farticle%2F19%2F4%2Fcryptography-python
[Moshe Zadka]: https://link.juejin.im?target=https%3A%2F%2Fopensource.com%2Fusers%2Fmoshez
[lujun9972]: https://link.juejin.im?target=https%3A%2F%2Fgithub.com%2Flujun9972
[geekpi]: https://link.juejin.im?target=https%3A%2F%2Fgithub.com%2Fgeekpi
[wxy]: https://link.juejin.im?target=https%3A%2F%2Fgithub.com%2Fwxy
[LCTT]: https://link.juejin.im?target=https%3A%2F%2Fgithub.com%2FLCTT%2FTranslateProject
[Linux]: https://link.juejin.im?target=https%3A%2F%2Flinux.cn%2F