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這篇文章主要介紹了python RSA加密與解密實(shí)現(xiàn)詳解,文中通過(guò)示例代碼介紹的非常詳細(xì)，對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值,需要的朋友可以參考下
什么是RSA：
RSA公開密鑰密碼體制。所謂的公開密鑰密碼體制就是使用不同的加密密鑰與解密密鑰，是一種“由已知加密密鑰推導(dǎo)出解密密鑰在計(jì)算上是不可行的”密碼體制。
在公開密鑰密碼體制中，加密密鑰（即公開密鑰）PK是公開信息，而解密密鑰（即秘密密鑰）SK是需要保密的。加密算法E和解密算法D也都是公開的。雖然解密密鑰SK是由公開密鑰PK決定的，但卻不能根據(jù)PK計(jì)算出SK。
正是基于這種理論，1978年出現(xiàn)了著名的RSA算法，它通常是先生成一對(duì)RSA 密鑰，其中之一是保密密鑰，由用戶保存；另一個(gè)為公開密鑰，可對(duì)外公開，甚至可在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器中注冊(cè)。為提高保密強(qiáng)度，RSA密鑰至少為500位長(zhǎng)，一般推薦使用1024位。這就使加密的計(jì)算量很大。為減少計(jì)算量，在傳送信息時(shí)，常采用傳統(tǒng)加密方法與公開密鑰加密方法相結(jié)合的方式，即信息采用改進(jìn)的DES或IDEA密鑰加密，然后使用RSA密鑰加密對(duì)話密鑰和信息摘要。對(duì)方收到信息后，用不同的密鑰解密并可核對(duì)信息摘要。
RSA算法是第一個(gè)能同時(shí)用于加密和數(shù)字簽名的算法，也易于理解和操作。RSA是被研究得最廣泛的公鑰算法，從提出到現(xiàn)今的三十多年里，經(jīng)歷了各種攻擊的考驗(yàn)，逐漸為人們接受，截止2017年被普遍認(rèn)為是最優(yōu)秀的公鑰方案之一。
SET(Secure Electronic Transaction)協(xié)議中要求CA采用2048bits長(zhǎng)的密鑰，其他實(shí)體使用1024比特的密鑰。RSA密鑰長(zhǎng)度隨著保密級(jí)別提高，增加很快。下表列出了對(duì)同一安全級(jí)別所對(duì)應(yīng)的密鑰長(zhǎng)度。
python實(shí)現(xiàn)對(duì)RSA的加密和解密
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。
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 Server和Client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)
# Server的秘鑰對(duì)的生成
private_pem = rsa.exportKey()
with open("server-private.pem", "w") as f:
f.write(private_pem)
public_pem = rsa.publickey().exportKey()
with open("server-public.pem", "w") as f:
f.write(public_pem)
# Client的秘鑰對(duì)的生成
private_pem = rsa.exportKey()
with open("client-private.pem", "w") as f:
f.write(private_pem)
public_pem = rsa.publickey().exportKey()
with open("client-public.pem", "w") as f:
f.write(public_pem)
所生成的私鑰和公鑰大概是這樣的：
-----BEGIN RSA PRIVATE KEY----- MIICXQIBAAKBgQC26X6A0WCWiVxdxq3jtm42yDdGbf+99v2zyi0UMVGZfowlnkcW eMvpz8NBm2UVlrjZpnFr8wFkdHyjFFkq/ilclH3AN4+Xw8Ap7CGJ2jVMyS5h9RRB Uyf3F4D5Og8789Ywh9HXYyvD/6J62EtbbkhGPxg3aa8n2kfKZ9N6Q7DqrwIDAQAB AoGBAJn5qu1D1FxE24Vxl7ZGPzdMigN227+NaPptak9CSR++gLm2KL+JBpcXt5XF +20WCRvnWjl2QijPSpB5s6pWdHezEa1cl6WrqB1jDJd1U99WNCL5+nfEVD9IF+uE ig0pnj+wAT5fu78Z0UjxD9307f9S7BLC8ou3dWVkIqob6W95AkEAuPGTNlTkquu/ wBJTb4/+/2ZCf7Ci9qvsN3+RcrzFkKa3uTtBOa6Xk2R61zBkucUgY6cQHPbxhFLN TVmXdbwxTQJBAP0wGenVOq4dCPdz3NhyghkKT6SL2w/SgbrROiJ1mG9MoBq58/0g k85I91R7nuvOYTKTUkhWdPYITpDarmPJzesCQGRBmOMgHCHH0NfHV3Gn5rz+61eb IoyD4Hapceh5CsWCiyAfzhj9229sTecvdbr68Lb0zphVCdIIrQCca63IShUCQGYI e3jzmHlQdCudArQruWgz8pKiVf7TW7qY1O/MKkk4PRFoPP6WoVoxp5LhWtM20Y7b Nf628N2xzU+tAThvvE8CQQCI1C7GO3I5EMfqPbTSq2oZq8thvGlyFyI7SNNuvAHj hj2+0217B9CcTZqloYln01CNDVuaoUgEvFSw1OdRB1tC -----END RSA PRIVATE KEY----- -----BEGIN PUBLIC KEY----- MIGfMA0GCSqGSIb3DQEBAQUAA4GNADCBiQKBgQC26X6A0WCWiVxdxq3jtm42yDdG bf+99v2zyi0UMVGZfowlnkcWeMvpz8NBm2UVlrjZpnFr8wFkdHyjFFkq/ilclH3A N4+Xw8Ap7CGJ2jVMyS5h9RRBUyf3F4D5Og8789Ywh9HXYyvD/6J62EtbbkhGPxg3 aa8n2kfKZ9N6Q7DqrwIDAQAB -----END PUBLIC KEY-----
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，Server給Client通信，需要加密內(nèi)容，那么Client會(huì)生成一個(gè)秘鑰對(duì)，Client的公鑰client-public.pem和私鑰client-private.pem 。Client把公鑰公開給發(fā)送者，任何人都可以用來(lái)加密，然后Server使用client-public.pem進(jìn)行加密，然后把內(nèi)容發(fā)給Client，Client再使用私鑰client-private.pem進(jìn)行解密。
1.加密（encrypt）
# Server使用Client的公鑰對(duì)內(nèi)容進(jìn)行rsa 加密
message = "hello client, this is a message"
with open("client-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.encode('utf-8')))
print(cipher_text.decode('utf-8'))
#加密結(jié)果：
HYQPGB+axWCbPp7PPGNTJEAhVPW0TX5ftvUN2v40ChBLB1pS+PVM3YGT5vfcsvmPZhW8NKVSBp8FwjLUnMn6yXP1O36NaunUzyHwI+cpjlkTwZs3DfCY/32EzeuKuJABin1FHBYUMTOKtHy+eEDOuaJTnZTC7ZBkdha+J88HXSc=
cipher_text 即 Master加密后將要發(fā)送給Client的密文。
2.解密（decrypt）
# Client使用自己的私鑰對(duì)內(nèi)容進(jìn)行rsa 解密
with open("client-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)
print(text.decode('utf-8'))
#解密結(jié)果：
hello client, this is a message
這樣Client就能看到Server所發(fā)的內(nèi)容了，當(dāng)然，如果Client想要給Server發(fā)消息，就需要Server先把其的公鑰給Client，后者再使用公鑰加密，然后發(fā)送給Server，最后Server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Server給Client發(fā)送內(nèi)容。為此出現(xiàn)了數(shù)字簽名。也就是Server給Client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Server使用自己的私鑰對(duì)內(nèi)容簽名，然后Client使用Server的公鑰進(jìn)行驗(yàn)簽。
簽名
# Server使用自己的私鑰對(duì)內(nèi)容進(jìn)行簽名
with open("server-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)
print signature
#簽名結(jié)果：
jVUcAYfgF5Pwlpgrct3IlCX7KezWqNI5tD5OIFTrfCOQgfyCrOkN+/gRLsMiSDOHhFPj2LnfY4Cr5u4eG2IiH8+uSF5z4gUX48AqCQlqiOTLk2EGvyp+w+iYo2Bso1MUi424Ebkx7SnuJwLiPqNzIBLfEZLA3ov69aDArh7hQiw=
驗(yàn)簽
#Client使用Server的公鑰對(duì)內(nèi)容進(jìn)行驗(yàn)簽
with open("server-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
#驗(yàn)簽結(jié)果：
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。
無(wú)論是加密解密還是簽名驗(yàn)簽都使用同一對(duì)秘鑰對(duì)。
以上就是本文的全部?jī)?nèi)容，希望對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持億速云。
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