加密你的資料並使其免受攻擊者的攻擊

2021-09-23 07:39:32 字數 2346 閱讀 5402

密碼學俱樂部的第一條規則是：永遠不要自己發明密碼系統。密碼學俱樂部的第二條規則是：永遠不要自己實現密碼系統：在現實世界中，在實現以及設計密碼系統階段都找到過許多漏洞。

python 中的乙個有用的基本加密庫就叫做 cryptography。它既是乙個「安全」方面的基礎庫，也是乙個「危險」層。「危險」層需要更加小心和相關的知識，並且使用它很容易出現安全漏洞。在這篇介紹性文章中，我們不會涵蓋「危險」層中的任何內容！

cryptography 庫中最有用的高階安全功能是一種 fernet 實現。fernet 是一種遵循最佳實踐的加密緩衝區的標準。它不適用於非常大的檔案，如千兆位元組以上的檔案，因為它要求你一次載入要加密或解密的內容到記憶體緩衝區中。

fernet 支援對稱symmetric（即金鑰secret key）加密方式*：加密和解密使用相同的金鑰，因此必須保持安全。

生成金鑰很簡單：

>>> k = fernet.fernet.generate_key()


>>> type(k)
這些位元組可以寫入有適當許可權的檔案，最好是在安全的機器上。

有了金鑰後，加密也很容易：

>>> frn = fernet.fernet(k)


>>> encrypted = frn.encrypt(b"x marks the spot")


>>> encrypted[:10]


b'gaaaaabb1'
如果在你的機器上加密，你會看到略微不同的值。不僅因為（我希望）你生成了和我不同的金鑰，而且因為 fernet 將要加密的值與一些隨機生成的緩衝區連線起來。這是我之前提到的「最佳實踐」之一：它將阻止對手分辨哪些加密值是相同的，這有時是攻擊的重要部分。

解密同樣簡單：

>>> frn = fernet.fernet(k)


>>> frn.decrypt(encrypted)


b'x marks the spot'
請注意，這僅加密和解密位元組串。為了加密和解密文字串，通常需要對它們使用 utf-8 進行編碼和解碼。

20 世紀中期密碼學最有趣的進展之一是公鑰public key加密。它可以在發布加密金鑰的同時而讓解密金鑰保持保密。例如，它可用於儲存伺服器使用的 api 金鑰：伺服器是唯一可以訪問解密金鑰的一方，但是任何人都可以儲存公共加密金鑰。

雖然 cryptography 沒有任何支援公鑰加密的安全功能，但 pynacl 庫有。pynacl 封裝並提供了一些很好的方法來使用 daniel j. bernstein 發明的 nacl 加密系統。

nacl 始終同時加密encrypt和簽名sign或者同時解密decrypt和驗證簽名verify signature。這是一種防止基於可伸縮性malleability-based的攻擊的方法，其中攻擊者會修改加密值。

加密是使用公鑰完成的，而簽名是使用金鑰完成的：

>>> from nacl.public import privatekey, publickey, box


>>> source = privatekey.generate()


>>> with open("target.pubkey", "rb") as fpin:


... target_public_key = publickey(fpin.read())


>>> enc_box = box(source, target_public_key)


>>> result = enc_box.encrypt(b"x marks the spot")


>>> result[:4]


b'\xe2\x1c0\xa4'
解密顛倒了角色：它需要私鑰進行解密，需要公鑰驗證簽名：

>>> from nacl.public import privatekey, publickey, box


>>> with open("source.pubkey", "rb") as fpin:


... source_public_key = publickey(fpin.read())


>>> with open("target.private_key", "rb") as fpin:


... target = privatekey(fpin.read())


>>> dec_box = box(target, source_public_key)


>>> dec_box.decrypt(result)


b'x marks the spot'
最後，pocketprotector 庫構建在 pynacl 之上，包含完整的金鑰管理方案。

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本文由 lctt 原創編譯，linux中國 榮譽推出

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