Python3加密解密库Crypto的RSA加解密和签名/验签实现方法实例

### Python3 加密解密库Crypto的RSA加解密与签名/验签实现方法实例 #### 一、引言 本篇文章重点介绍如何利用Python3中的`Crypto`库实现RSA算法的加密解密以及签名与验签功能。通过具体代码示例帮助读者理解并掌握这些功能的具体实现方式。 #### 二、基础概念 ##### 2.1 非对称加密算法简介 非对称加密算法是一种基于一对密钥（公钥和私钥）的加密技术。其中，公钥可以公开发布，而私钥则必须保密保存。该技术的核心在于，任何一方都可以使用对方的公钥加密信息，但只有持有相应私钥的一方才能够解密信息。 ##### 2.2 RSA算法 RSA是一种广为人知的非对称加密算法，由Ron Rivest、Adi Shamir和Leonard Adleman三位密码学家于1977年提出。其安全性基于大整数分解的数学难题，目前广泛应用于安全通信领域。 #### 三、实现步骤 ##### 3.1 导入库 ```python from Crypto.PublicKey import RSA import Crypto.Signature.PKCS1_v1_5 as sign_PKCS1_v1_5 # 用于签名/验签 from Crypto.Cipher import PKCS1_v1_5 # 用于加密 from Crypto import Random from Crypto import Hash ``` ##### 3.2 生成密钥对 使用`RSA.generate()`函数生成2048位的RSA密钥对。这里提供了两种方式生成密钥： - 直接生成密钥对： ```python x = RSA.generate(2048) s_key = x.export_key() # 私钥 g_key = x.publickey().export_key() # 公钥 ``` - 使用伪随机数辅助生成密钥对： ```python y = RSA.generate(2048, Random.new().read) ``` 接着，可以将生成的密钥保存到文件中，以便后续使用。 ##### 3.3 密钥操作 - **导出密钥**：`export_key()`函数用于导出密钥。 - **导入密钥**：`importKey()`函数用于从文件中导入密钥。 - **生成证书**：可以使用`export_key("DER")`生成与私钥对应的证书。 ##### 3.4 实现RSA非对称加解密 定义两个函数`encrypt_with_rsa()`和`decrypt_with_rsa()`分别用于加密和解密操作。 ```python def encrypt_with_rsa(plain_text): cipher_pub_obj = PKCS1_v1_5.new(RSA.importKey(my_public_key)) _secret_byte_obj = cipher_pub_obj.encrypt(plain_text.encode()) return _secret_byte_obj def decrypt_with_rsa(_secret_byte_obj): cipher_pri_obj = PKCS1_v1_5.new(RSA.importKey(my_private_key)) _byte_obj = cipher_pri_obj.decrypt(_secret_byte_obj, Random.new().read) plain_text = _byte_obj.decode() return plain_text ``` ##### 3.5 实现RSA签名与验签 为了确保信息的完整性和真实性，还需要实现数字签名功能。 - **签名**：使用私钥对消息进行签名。 - **验签**：使用公钥验证签名是否正确。 ```python def to_sign_with_private_key(plain_text): signer_pri_obj = sign_PKCS1_v1_5.new(RSA.importKey(my_private_key)) # 签名过程 ... def verify_signature(public_key, signature, message): verifier = sign_PKCS1_v1_5.new(public_key) # 验签过程 ... ``` #### 四、应用场景 - **加密场景**：例如A想要加密传输一份数据给B，担心使用对称加密算法易被他人破解，因此使用非对称加密算法。A使用B的公钥加密数据，B再使用自己的私钥进行解密。 - **签名场景**：A有一私密文件欲加密后发送给B，并希望确认文件的真实性和完整性，因此A在发送前对原文件进行签名，并将签名和密文一同发送给B。B收到后首先解密文件，然后验证签名。 #### 五、小结 通过以上步骤，我们不仅实现了RSA算法的加密解密功能，还实现了签名和验签功能，这对于提高信息安全性和数据完整性具有重要意义。需要注意的是，在实际应用中还需考虑更多的安全因素，比如密钥管理、数据保护等。 #### 六、参考资料 - [PyCryptodome 官方文档](https://pycryptodome.readthedocs.io/en/latest/) - [RSA算法原理及应用](https://en.wikipedia.org/wiki/RSA_(cryptosystem)) 通过本文提供的实例，读者可以更深入地了解并掌握Python3中`Crypto`库的RSA加密解密和签名/验签功能。