怎么利用20行Python代碼實現加密通信

這篇文章主要介紹“怎么利用20行Python代碼實現加密通信”的相關知識，小編通過實際案例向大家展示操作過程，操作方法簡單快捷，實用性強，希望這篇“怎么利用20行Python代碼實現加密通信”文章能幫助大家解決問題。

一、引言

網絡上充滿了竊聽，我們的信息很容易被不懷好意的人獲得，給我們造成不好的影響。如果你需要在網絡上傳輸機密或者敏感的隱私信息，為了防備別有用心的人竊聽，可能需要加密。而使用在線或者手機上的加密軟件，可能不良軟件更是泄露信息的溫床。所以作為程序員的我們，完全可以自己來實現一個加密系統。

二、加密技術

加密技術我們這里演示兩種，分別是對稱加密和非對稱加密。

講解加密技術之前，我們需要假設下我們的使用場景，也是密碼學常見的設定。

• Alice Bob是通信雙方

• Eve是一個竊聽者

• 傳遞的消息是PlainText

• 加密使用的秘鑰key

• 加密后的密文是secret message

三、普通鎖：簡單的對稱加密

對稱加密：加密和解密雙方使用同一個秘鑰。比如這里， key='1234567887654321'.encode('utf-8')，這個 key 是 Alice 和 Bob 共同的密鑰。當 Alice 發消息時，他需要如下操作完成加密。

from Crypto.Cipher import AES
cryptor = AES.new(key, AES.MODE_ECB)
secret = cryptor.encrypt(plain.encode('utf-8'))
secret = b64encode(secret)

• 第一行 導入了AES算法。AES 是對稱加密的一種算法

• 第二行 新建加密器，key 是秘鑰， AES.MODE_ECB 是信息填充模式

• 第三行 完成 encrypt 加密

• 第四行 加密后后的信息由 b64encode 編碼后，發送給 Bob。

HTTP 是文本協議，內容都是文本字符。想要對二進制文件進行傳輸，需要把它轉化為文本，Base64代碼就是用字符指代二進制的編碼形式。

Bob 收到信息之后，進行如下解碼、解密操作。

secret = b64decode(secret)
plainText = cryptor.decrypt(secret).decode('utf-8')

得到的 plainText 是 Alice 發來的明文信息。

注意：兩個人用同一個秘鑰來加密、解密。

現在我們先來解決一個小問題：網絡經常丟包，導致 Alice 說話有時候缺頭少尾，這該怎么辦呢？

四、不可篡改的指紋：哈希函數

像人都有指紋一樣，傳遞的消息也有自己的指紋。哈希函數用來找到消息的指紋。哈希函數也稱為消息摘要函數，見名知意，是把一段內容提要出來，做成指紋。這個輸出（指紋）很有特點：

• 不論輸入多長，輸出長度固定，輸出看起來像亂碼。

• 輸入變一點，輸出有很大不同。

• 消息可推出指紋，指紋推不出消息。

靠著以上特性，Alice 可以把消息哈希一下，把哈希值和消息都給 Bob。Bob 也把消息哈希一下，如果兩個值一樣，表明這句話內容完整，沒有篡改和丟掉信息。

from hashlib import md5
plainText = 'I love you!'
hash_ = md5(plainText.encode('utf-8')).hexdigest()

結果這樣：690a8cda8894e37a6fff4d1790d53b33。如果 Bob 也對這條消息哈希，結果相同的話，說明這條信息完整。

現在我們再來解決一個大問題：對稱加密如果秘鑰遺失了，被壞人 Eve 獲取之后，他完全可以竊聽 Alice 和 Bob 之間的通信，甚至可以偽裝成對方向另一方發送消息。

現在需要非對稱加密登場了。

五、矛與盾：非對稱加密

非對稱加密，就是加密和解密秘鑰不是一個，是一對。自己持有的稱為私鑰，交給對方的稱為公鑰。特點是：

• 公鑰加密，私鑰解密。

• 私鑰加密，公鑰解密。

• 私鑰可推導出公鑰，反之不行。

利用以上特點，我們可以實現安全的加密算法。首先 Bob 產生秘鑰，并保存為文件。

import rsa
Bob_pubkey, Bob_privkey = rsa.newkeys(512)
with open('Bob-pri.pem', 'wb')as prif, open('Bob-pub.pem', 'wb')as pubf:
    prif.write(Bob_privkey.save_pkcs1())
    pubf.write(Bob_pubkey.save_pkcs1())

其中

• Bob_prikey 是 Bob 的私鑰，自己存放。

• Bob_pubkey 是 Bob 的公鑰，交給 Bob。

• Alice 發送信息給 Bob 時

使用 Bob 的公鑰加密：secret=rsa.encrypt(plain_byte,Bob_pubkey)。

• Bob 接收到消息后

Bob 使用自己的私鑰，來對 Alice 發來的信息進行解密： plain=rsa.decrypt(secret,Bob_prikey).decode('utf-8')。

Bob 的公鑰可以讓 Alice 發消息給 Bob，Bob 用自己的私鑰揭秘。同樣，Alice 的密鑰對可以讓對方發消息給自己。至此，Alice 和 Bob 實現了安全的通信，他們用對方公鑰加密，用自己的私鑰解密發給自己的信息。

Alice 發給 Bob 的信息，即使被 Eve 截獲了，他也沒有 Bob 的私鑰，解不開密文。

但是，存在一個問題，如果 Eve 用 Bob 的公鑰加密信息，偽裝成 Alice 發個 Bob，這樣怎么辦呢？怎么確定 Alice 是 Alice 而不是 Eve 呢？問題的關鍵，在于 Alice 持有 Alice 私鑰，而 Eve 沒有私鑰，這是數字簽名技術的基礎。

六、真言：數字簽名

Eve 偽裝成 Alice，如同假唐僧偽裝成唐僧，言行舉止看起來很像，讓人怎么區分呢？很簡單，真唐僧有一個核心科技，那就是緊箍咒。

非對稱加密時，通常用公鑰加密，私鑰解密。如果用私鑰加密，其實相當與簽名了。因為只有私鑰持有者才能加密，且被公鑰解密。所以私鑰加密相當于私鑰持有者確認簽名——該消息來自私鑰持有人。

私鑰就相當于真唐僧的緊箍咒。

因為效率，一般不對原始信息進行加密，而是對其哈希之后的值進行加密。根據上文哈希的特性，這依然可以保證原始信息唯一、未篡改。

對消息摘要進行私鑰加密，稱為數字簽名。

驗證步驟如下：

• Alice 準備發送信息 PlainText

• 首先計算其 MD5 哈希值 Hash_a

• 再對哈希值進行私鑰加密（數字簽名）

• 發送 Alice 的公鑰，數字簽名，消息給 Bob

• Bob 收到信息后

• 使用 Alice 的公鑰解密數字簽名，產生一個待驗證哈希值 Hash_a

• 然后計算消息哈希值 Hash_b

• 如果Hasha == Hashb，說明發送者必然是持有私鑰的 Alice ，且消息未修改

• 否則，說明信息不是 Alice 發送的

signature = rsa.sign(plain_byte, Alice_prikey, 'MD5')
status = rsa.verify(plain_byte, signature, Alice_pubkey)

注意上例 sign 方法中簽名的是 Alice 的私鑰，而檢查時則使用 Alice 的公鑰。Alice 無法抵賴他簽名的信息，因為只有他持有自己的私鑰，別人無法簽名（私鑰加密）一個這樣的信息。

關于“怎么利用20行Python代碼實現加密通信”的內容就介紹到這里了，感謝大家的閱讀。如果想了解更多行業相關的知識，可以關注億速云行業資訊頻道，小編每天都會為大家更新不同的知識點。