Python开发篇——RSA加密算法和SHA1计算文件校验码

做过开发的都会接触到加密算法和hash算法，这两者是有区别的，加密算法分为对称加密和非对称加密，目的是、对数据进行加密/解密，而hash则是单向算法，无法还原原始数据。

RSA加密/解密

目前简单的非对称加密是RSA，还有其他的如椭圆等，各位可以自行研究

1. 首先需要crypto的lib

   $ pip install pycryptodome
   # or
   $ poetry add pycryptodome

2. generate_key.py: 生成公钥和密钥

   from Crypto.PublicKey import RSA

   key = RSA.generate(2048)
   private_key = key.export_key()
   file_out = open("private.pem", "wb")
   file_out.write(private_key)
   file_out.close()

   public_key = key.publickey().export_key()
   file_out = open("receiver.pem", "wb")
   file_out.write(public_key)
   file_out.close()

3. 加密和解密（文件版）

   官方代码：

   from Crypto.PublicKey import RSA
   from Crypto.Random import get_random_bytes
   from Crypto.Cipher import AES, PKCS1_OAEP

   data = "I met aliens in UFO. Here is the map.".encode("utf-8")
   file_out = open("encrypted_data.bin", "wb")

   recipient_key = RSA.import_key(open("receiver.pem").read())
   session_key = get_random_bytes(16)

   Encrypt the session key with the public RSA key

   cipher_rsa = PKCS1_OAEP.new(recipient_key)
   enc_session_key = cipher_rsa.encrypt(session_key)

   Encrypt the data with the AES session key

   cipher_aes = AES.new(session_key, AES.MODE_EAX)
   ciphertext, tag = cipher_aes.encrypt_and_digest(data)
   [ file_out.write(x) for x in (enc_session_key, cipher_aes.nonce, tag, ciphertext) ]
   file_out.close()

4. 加密和解密（Data版）

   由于pycryptodome的加密都是基于bytes，所以str需要与bytes的转换， 代码如下：

   from Crypto.PublicKey import RSA
   from Crypto.Random import get_random_bytes
   from Crypto.Cipher import PKCS1_OAEP # AES,
   from Crypto.Util.Padding import pad, unpad

   RSA public key

   recipient_key = RSA.import_key(open("receiver.pem").read())
   data = '123456'
   # 通过decode转换bytes，另一种方法是bytes(data, 'utf-8'), 但是存在损耗
   session_key = data.encode('utf-8')
   # Encrypt the session key with the public RSA key
   cipher_rsa = PKCS1_OAEP.new(recipient_key)
   enc_session_key = cipher_rsa.encrypt(pad(session_key, 16))
   # 将bytes转str，用于保存与varchar数据字段
   enc_session_key = enc_session_key.decode('raw_unicode_escape')

   private_key = RSA.import_key(open("private.pem").read())

   Decrypt the session key with the private RSA key

   cipher_rsa = PKCS1_OAEP.new(private_key)
   # 将str转bytes
   session_key = unpad(cipher_rsa.decrypt(enc_session_key.encode('raw_unicode_escape')), 16)
   decrypted = session_key.decode('utf-8')
   user.passwd = decrypted

SHA1计算文件校验码

关于计算文件的校验码，从速度上来说crc32 > sha1 > md5,从安全性角度sha1 > md5 > crc32, 所以在使用中自己取舍， 但是目前许多大厂转向sha256,主要是安全性比sha1更高，但是速度就下降了许多。其选择的原因也是他们的数据已经接近或远远超过ZB了。

1. 添加

   $ pip install hashlib
   # or
   $ poetry add hashlib

2. 我这里直接引用我写在Flask下的代码, 值的注意的是Flask的文件是FileStorage类型，不是File-like object，需要stream读取，如果读取后需要再读取记得用stream.seek(0),修改偏移量，否则文件读取size为0

   from flask import request, jsonify
   import hashlib

   BUF_SIZE = 65536

   def post_file():
   file = request.files.get('file')

   计算文件的checksum值

   sha1 = hashlib.sha1()
   checksum = ""
   try:
   # with open(file.filename, 'rb') as f:
   while True:
   data = file.stream.read(BUF_SIZE)
   if not data:
   break
   sha1.update(data)

   获取结果

   checksum=sha1.hexdigest()
   except IOError:
   return jsonify({'message': '演算checksum失败!!!'}), 403

参考：

• Best way to convert string to bytes in Python 3?
• hashing a file in python