Wolf从零学编程-用Python打造简单加密程序（五）

来源：互联网发布：ubuntu ssd 性能优化编辑：程序博客网时间：2024/06/05 06:36

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Python写加密程序（7）

目录(?)[+]

之前我分步完成了RSA加密DES密钥、RSA加密大文件、DES和RSA混合加密，在这一篇要把这些功能以及数字签名和验证整合起来。

血淋淋的事实告诉我们，如果要写博客，就一定要在敲代码的同时写！不然就会像我现在这样，看着改完的代码只能回忆起当初遇到的问题，却实在不愿意重现当时的场景。列出的问题也都没有实例和截图支撑。

在整合过程中遇到了以下问题：

1.文件路径

我的目标是让用户选择文件，程序自己识别出路径。可我目前没有UI，自己调的时候只能手动输入，我希望可以输入原始的路径，程序为其去转义。

这时发现问题：把路径写在代码里，就必须以去掉转义的形式写入，否则根本不可能执行下一行代码；但是用户是不可能去掉转义的，他们选择的必然是普通的windows文件路径。（如何去转义）例如：

>>> filepath = 'C:\Users\Administrator\Desktop\test.txt'1
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这行代码是无法执行的，只有在这时就去转义才可以。

之后我尝试使用input():

>>>filepath = input('请输入路径：')请输入路径：C:\Users\Administrator\Desktop\test.txt>>>filepathC:\\Users\\Administrator\\Desktop\\test.txt1
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Python已经善解人意的帮我转换好了，文件路径的问题就暂时这么解决。

2.密钥文件

同样我希望用户选择密钥文件，程序自动读取其中的密钥，那么我首先需要生成密钥文件。起初我的想法很简单，把生成的公钥和私钥分别写进密钥文件中，加解密时读取就好了，我的代码是这样的：

#生成密钥文件def geneKeys(bits_num):    (pub_key,priv_key) = rsa.newkeys(bits_num)    print(pub_key)   # 用于验证密钥格式    with open('pub_key.txt','w') as f1, open('priv_key.txt','w') as f2:        f1.write(str(pub_key))        f2.write(str(priv_key))        f1.close()        f2.close()#读取公钥def getPubKey(keyfile):    keyfile = 'pub_key.txt'    with open(keyfile,'r') as f:        pub_key = f.read()        print(pub_key)  # 用于验证得到的密钥格式添加了print        f.close()1
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执行后是这样的：

PublicKey(110033558209536852961104748072325524170015000991015977032379850324526371006049699376882883630502167366123178380691560970530014782054865549746026675957941702625202522315342068759285591171619104078716050913217288395405360879790773854123724004013945588678161196488714307142003225792589258676722681038564826071359, 65537)PublicKey(110033558209536852961104748072325524170015000991015977032379850324526371006049699376882883630502167366123178380691560970530014782054865549746026675957941702625202522315342068759285591171619104078716050913217288395405360879790773854123724004013945588678161196488714307142003225792589258676722681038564826071359, 65537)1
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从外表看起来一模一样，但是调试加密大文件时，我读出的公钥并不能使用，代码报出了：

TypeError: Public key required, but got ‘PublicKey(110033558209536852961104748072325524170015000991015977032379850324526371006049699376882883630502167366123178380691560970530014782054865549746026675957941702625202522315342068759285591171619104078716050913217288395405360879790773854123724004013945588678161196488714307142003225792589258676722681038564826071359, 65537)’

此时我的内心有一万头草泥马跑过~~~又回头去翻python-rsa的文档，原来作者提供了相应的储存和读取方法，使用save_pkcs1()和load_pkcs1()圆满解决，见base.py代码。

3.部分方法重复使用

密钥文件生成，一次生成文件可在RSA加密、混合加密、签名中多次使用
密钥读取，每次RSA加解密操作都会使用
新文件命名，任何加解密操作都会使用

于是把这几个功能拿出来，简单修改后丢进了一个base.py模块

4.汉字解码问题

代码中明明已经声明了’utf-8’编码，但就死活不让输入中文，报”UnicodeDecodeError:’utf-8’ codec can’t decode “，这个问题遇到过两次：

第一次，第一天关机，第二天再运行就不报错了
第二次，当场新建个文档，把模块代码完全复制过去运行，不报错

5.DES密钥密文长度

如果我规定RSA只能选择1024位，就没有这个问题，但很可惜，我不仅没这么规定，甚至只给出1024、2048、3072、4096这么几个没什么约束的建议，我总不能阻止用户选择1020位，那么密文就是1020位的，于是问题产生了：

在混合加密中，如何正确的从密文文件中读出DES密钥密文？

经试验，1020位RSA加密后的密文是128字节！没错，和1024位加密后长度一致；也就是说，从1017到1024位的RSA产生的密文都是128字节，1016位产生的密文是127字节。于是我写了一个方法计算密钥密文的长度。

#计算DES密钥密文长度def size_in_bytes(priv_key):    # 计算n模8的余数    remainder = (int(len(bin(priv_key.n))) - 2) % 8    bytes = (int(len(bin(priv_key.n))) - 2) / 8    # 模不为0则要在地板除的基础上加1    if remainder:        bytes = (int(len(bin(priv_key.n))) - 2) // 8 + 1    return bytes1
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n转换成二进制后以’0b’开头，因此位数要减掉2。

6.DES初始值

DES的密钥只有8个字节，但是一旦选择CBC模式，就还需要选择一个初始值，并且解密时也必须输入相同的初始值，这等同于让用户记住16个字节的密钥。我考虑能不能让初始值随机生成，并随密文一起传送，解密时自动使用，这样用户也省事。

问题是初始值是解密时使用的，我只能发送一个文件，又不能把初始值明文写在密文文件里，在DES加密中暂时只能让用户输入了。

不过在混合加密里是完全可以实现的，密钥和随机生成的初始值一起被加密，接收方解密密钥后直接用来解密文件。因此在混合加密中，初始值选择随机生成8字节的字母和数字组合。

import string,randomdes_IV = ''.join(random.sample(string.ascii_letters+string.digits,8))1
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看了一遍代码，只记得这几个问题了。

7.签名和验证

目前逻辑功能还差一个签名和验证，python-rsa提供了‘MD5’、‘SHA-1’、‘SHA-256’、‘SHA-384’ 、‘SHA-512’等hash算法，以及简单的方法sign()和verify()。

先贴代码：

import rsaimport base#签名def sigFile(keyfile,rawfile,hash_method):    message = open(rawfile,'rb').read()    priv_key = base.getPrivKey(keyfile)    signature = rsa.sign(message,priv_key,hash_mode)    with open('signature.SIG','wb') as f:        f.write(signature)        f.close()        print('签名文件已生成')#验证def veriFile(keyfile,rawfile,sigfile):    message = open(rawfile,'rb').read()    pub_key = base.getPubKey(keyfile)    signature = open(sigfile,'rb').read()    if rsa.verify(message,signature,pub_key) == True:        print('检测完毕！文件未被篡改')    else:        print('危险！文件被篡改')1
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代码中涉及读写文件的，我使用了全部’rb’的笨办法
hash算法目前规定了使用SHA-1，有了UI后可以做成选项

简单的测试如下：（因为全篇没图，这个位置我强行贴图了）

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Too young！作者的代码里没有’return False’，在验证中有多个步骤，任何一个步骤失败都会直接报’Verification failed’。

于是我把验证改成简单的异常捕获：

#验证def veriFile(keyfile,rawfile,sigfile):    message = open(rawfile,'rb').read()    pub_key = base.getPubKey(keyfile)    signature = open(sigfile,'rb').read()    try:        print(rsa.verify(message,signature,pub_key),'检测完毕！文件未被篡改')     except:        print('危险！文件被篡改')1
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这次可以打印危险提示了

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到这里为止，程序的所有功能模块就完成了，代码都放在了我的github仓库，接下来是漫长的UI学习。

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