python实现rsa数据加密_python实现RSA与AES混合加密

RSA加密

这是一种非对称加密算法，密钥分为公钥和私钥。通常私钥长度有512bit，1024bit，2048bit，4096bit，长度越长，越安全，但是生成密钥越慢，加解密也越耗时。一般公钥用来加密数据，私钥用来解密数据，并且为防止有人冒充发送密文，私钥又可以负责签名，公钥负责验证。公钥可以分发给其他系统，但是私钥一般保存在唯一的系统中。

AES加密

这是一种对称加密算法，加密和解密公用同一密钥。密钥最长只有256个bit，执行速度快，易于硬件实现。通常发送方使用密钥加密数据后会使用口令对密钥进行加密，然后把密文和加密后的密钥一同发送给接收方，接收方接收到数据后首先使用口令对密钥进行解密，在使用密钥对密文进行解密。

以上两种加密方式都有各自的特点，在互联网领域有着广泛的应用，我们需要根据不同的场景使用不同的加密解密方案。

一般需要加密传输的时候存在以下两种场景：

客户端发送加密数据，服务端解密后返回明文：

例如用户在客户端提交个人信息时，客户端把个人信息加密后发送给服务端，服务端再返回code或者提交成功的提示

客户端发送加密数据，服务端解密后同样返回密文

例如用户登录时，客户端发送加密后的账号密码，服务端解密后生成对应的token，并且对token进行加密，客户端收到返回的token再对其进行解密

如何在python实现RSA？

可以直接用python的rsa库

import rsa

(pubkey, privkey) = rsa.newkeys(1024)

print('公钥:\n%s' % pubkey)

print('私钥:\n%s' % privkey)

message = 'hello'

encrypt_text = rsa.encrypt(message.encode(), pubkey)

print('加密后的密文:\n%s' % encrypt_text)

decrypt_text = rsa.decrypt(encrypt_text, privkey)

print('解密后的明文:\n%s' % decrypt_text)

运行结果

但是这只是简单的实现，中间省去了很多细节，这就导致我们以后跨语言加密解密的时候可能会出问题。比如java在实现RSA加密解密的时候有很多参数需要设置，如果java和python之间的参数不能保持一致，则会导致用java加密的密文用python解密不了，或者用python加密的密文用java解密不了。所以还是推荐使用可以设置更多参数的第三方RSA库。python的第三方RSA库有crypto、pycrypto和pycryptodome。crypto不推荐使用，已经停止维护了。可以使用pycrypto，不过我的电脑安装pycrypto会报错。

错误信息

提示我安装Microsoft Visual C++ 14.0，所以我直接用的pycryptodome，其实都差不多。

Config配置类

class Config:

PUBLIC_KEY = '''

MIGfMA0GCSqGSIb3DQEBAQUAA4GNADCBiQKBgQDv/LnAoDkyewwjwqwgi9VSg51F

+tUJ8cGwL6Rqdf5ZXrRCHI1KLjOxdFbzB81YjS76cOzezQRz2vuYDo7OvLfYSjFI

fmukUxN+EliKkg0TwswylVroLBW9OKN70Zd62dc+gfkA3Vu8cDoRKzz6BKpo4yDo

0D3FOsbNEj80opjmtQIDAQAB

'''

PRIVATE_KEY = '''

MIICXAIBAAKBgQDv/LnAoDkyewwjwqwgi9VSg51F+tUJ8cGwL6Rqdf5ZXrRCHI1K

LjOxdFbzB81YjS76cOzezQRz2vuYDo7OvLfYSjFIfmukUxN+EliKkg0TwswylVro

LBW9OKN70Zd62dc+gfkA3Vu8cDoRKzz6BKpo4yDo0D3FOsbNEj80opjmtQIDAQAB

AoGADuZtDgWkp3q2TT4X+8lSzFW5nQ+uzHhDI1JB7g43ZYsYvAYTy6hEs17ayyoP

2NCjOw9p1Yd7IEpXVqCIw1M6QsfGdshy1NStsGpDHQYBBd8XiT8cWUaT/nmq5dEs

i0wOITMZePLgI5/5pD4M6DIEJKskM+Rzlo47AiyRchL6pqECQQD+XAZNCl6R5wjI

DrqW4v6Vw8mhdaPnQhPexmhHa1f9D7sA32A2H2N8M3dUDOwuG+DJhPkjVaQtFvT8

mjDjSZTdAkEA8Yj4hncF/WnLTDSXmiWfpNwYwjfpjOj8e4/5rWHF1jWZMgl0l1AS

Otna2dIbXp64dqsInITJTIDSQpbxuhrvuQJBAN9Ee6toLLa5KzYf55zGR13Ca9wz

3NkDYVmsop/+E0/oXOdZK6SWTMcajeXTKgUXJ2r8M4vWgrOpcQXBeqQnVGkCQDYX

e7j5bOD80Wemm5EM/fy4wd61ENvazbiKXNske17msAFRtsewSfTeFzIS6Mg++Yax

9QLAhihY7T22ejo4kBkCQBdg2yKHQrmG+njGfLsdQG9MARFlnOfohoBFQTYdtrmf

5JRNfwtPiis2YaoM2gP7z2qaunYbibDV5SYmtdD8GK0=

'''

RSA工具类

import base64

from Crypto.Cipher import PKCS1_OAEP

from Crypto.Hash import SHA256

from Crypto.PublicKey import RSA

from Crypto.Signature import PKCS1_v1_5

from app.config import Config

class RSACipher():

'''

RSA加密、解密、签名、验签工具类

'''

def encrypt(self, key, text):

'''

加密方法

:param key: 公钥

:param text: 需要加密的明文

:return: 加密后的密文

'''

public_key = RSA.importKey(base64.b64decode(key))

cipher = PKCS1_OAEP.new(public_key, hashAlgo=SHA256)

return base64.b64encode(cipher.encrypt(text.encode())).decode()

def decrypt(self, key, text):

'''

解密方法

:param key: 私钥

:param text: 加密后的密文

:return: 解密后的明文

'''

private_key = RSA.importKey(base64.b64decode(key))

cipher = PKCS1_OAEP.new(private_key, hashAlgo=SHA256)

return cipher.decrypt(base64.b64decode(text)).decode()

def sign(self, key, text):

'''

签名方法

:param key: 私钥

:param text: 需要签名的文本

:return: 签名信息

'''

private_key = RSA.importKey(base64.b64decode(key))

hash_value = SHA256.new(bytes(text, encoding="utf-8"))

signer = PKCS1_v1_5.new(private_key)

signature = signer.sign(hash_value)

return base64.b64encode(signature).decode()

def verify(self, key, text, signature):

'''

验签方法

:param key: 公钥

:param text: 需要验签的文本

:param signature: 签名信息

:return: 验签结果

'''

public_key = RSA.importKey(base64.b64decode(key))

hash_value = SHA256.new(bytes(text, encoding="utf-8"))

verifier = PKCS1_v1_5.new(public_key)

return verifier.verify(hash_value, base64.b64decode(signature))

if __name__ == '__main__':

text = 'hello'

cipher = RSACipher()

# 加密

encrypt_text = cipher.encrypt(Config.PUBLIC_KEY, text)

print('加密后:\n%s' % encrypt_text)

# 签名

signature = cipher.sign(Config.PRIVATE_KEY, text)

print('签名:\n%s' % signature)

# 解密

decrypt_text = cipher.decrypt(Config.PRIVATE_KEY, encrypt_text)

print('解密后:\n%s' % decrypt_text)

# 验签

result = cipher.verify(Config.PUBLIC_KEY, decrypt_text, signature)

print('验签:\n%s' % result)

运行结果：

加密后:

f/Ju3QYLvlhGd+EKxlH/MZQX9g2XQ8nkTq5zWP7sCnoQUmPZPAb1H8//j+2B9Uz7HdiUtys2wtk1eWsD7/TSsWz5XDWA/LFXcN0r4AdJnaI1HvLZ8625Ahh3YYia8DmW7j7IvhNDJIES1otlPKgfRb7srDr+p7x/YzrZTFp66PM=

签名:

N5CAgMhhNzTNeyjY8bCSxPOcrUL48ZIDz4LpJGuncAsDwn/sFYr2Tba57DZF2XoXXCLt+3A46Wk7O+758XmxIDmOlOzdIqBtq6X9Ya9W/1f8mR2igc1xTvfNGt5Eb5xLjmATEk6grFx0bzMd4SJg0p5ayEH4fyCrXMlCKarEsCs=

解密后:

hello

验签:

True

签名有什么用？

下面我们模拟两个场景

第一个场景：客户端发送加密数据给服务端

客户端使用公钥对数据进行加密

客户端发送密文给服务器端

服务端使用私钥进行解密

第二个场景：服务端发送数据给客户端

服务端使用私钥对数据进行签名

服务器端发送签名和数据给客户端

客户端使用公钥进行验签，如果验签出来的内容和数据一致，则证明消息是服务端回复的

在第一个场景中，即使客户端发送的加密消息被截获，也不会造成泄密，因为只有服务端用私钥才能解密，而第二个场景中即使签名和数据都被截获，也没有危险性，因为只有服务端的私钥才能进行签名，所以即使知道消息内容也无法伪造带签名的回复给客户端，防止了消息的纂改。

虽然上面的场景中防止了泄密和纂改的问题，但是仍然存在安全隐患。在第一个场景中虽然解决了泄密的问题，但是可以通过公钥加密假信息发送给服务端。而第二个场景中，虽然解决了纂改的问题但是造成了数据的泄露。所以我们可以改进一下验证的方式，客户端和服务端同时生成一套公钥私钥，并且把客户端的公钥和服务端的私钥进行交换。

综合上面两个场景：客户端发送加密数据给服务端

客户端使用服务端公钥进行加密，并且使用客户端私钥进行签名

客户端发送密文和签名给服务端

服务端使用服务端私钥进行解密，并使用客户端公钥进行验签，证明消息来自客户端

服务端返回数据同理

下面贴上改进后的代码：