python RSA密钥

原创

mob64ca12f49f4b 2024-09-06 06:30:42 ©著作权

文章标签 数据 python 密钥对 文章分类 Python 后端开发

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使用 Python 实现 RSA 密钥生成教程

概述

RSA 是一种非对称加密算法，广泛用于安全数据传输。它的安全性基于大数分解问题的复杂性。本文将教你如何使用 Python 生成 RSA 密钥，步骤简单易懂。

流程概览

首先，我们来看看生成 RSA 密钥的主要步骤：

步骤	描述
1	安装必要的库
2	导入库并生成密钥对
3	导出公钥和私钥
4	使用密钥加密和解密数据

详细步骤

1. 安装必要的库

在开始之前，你需要确保你的系统中安装了 cryptography 库，这是一个强大的加密库。

pip install cryptography

2. 导入库并生成密钥对

接下来，我们需要导入库，并生成一对 RSA 密钥。

from cryptography.hazmat.backends import default_backend
from cryptography.hazmat.primitives.asymmetric import rsa

# 生成 RSA 密钥对，密钥长度为 2048 位
private_key = rsa.generate_private_key(
    public_exponent=65537,
    key_size=2048,
    backend=default_backend()
)

# 获取公钥
public_key = private_key.public_key()

代码解释：

rsa.generate_private_key：生成 RSA 私钥。
public_exponent：通常为 65537，这是广泛使用的公钥指数。
key_size：指定密钥的长度，一般使用 2048 位以上以确保安全性。

3. 导出公钥和私钥

生成密钥后，我们需要导出它们，以便后续使用。

from cryptography.hazmat.primitives import serialization

# 导出私钥
pem_private = private_key.private_bytes(
    encoding=serialization.Encoding.PEM,
    format=serialization.PrivateFormat.TraditionalOpenSSL,
)

# 导出公钥
pem_public = public_key.public_bytes(
    encoding=serialization.Encoding.PEM,
    format=serialization.PublicFormat.SubjectPublicKeyInfo,
)

# 将私钥和公钥保存到文件
with open('private_key.pem', 'wb') as f:
    f.write(pem_private)

with open('public_key.pem', 'wb') as f:
    f.write(pem_public)

代码解释：

private_bytes 和 public_bytes：将密钥转换为字节形式，便于存储。
文件打开模式为 'wb'，表示写二进制文件。

4. 使用密钥加密和解密数据

以下是如何使用生成的公钥加密数据及使用私钥解密数据的示例。

from cryptography.hazmat.primitives.asymmetric import padding
from cryptography.hazmat.primitives import hashes

# 待加密消息
message = b"Hello, RSA!"

# 使用公钥加密
ciphertext = public_key.encrypt(
    message,
    padding.OAEP(
        mgf=padding.MGF1(algorithm=hashes.SHA256()),
        algorithm=hashes.SHA256(),
        label=None
    )
)

# 使用私钥解密
plaintext = private_key.decrypt(
    ciphertext,
    padding.OAEP(
        mgf=padding.MGF1(algorithm=hashes.SHA256()),
        algorithm=hashes.SHA256(),
        label=None
    )
)

print(plaintext.decode())

代码解释：

公钥用来加密，使得只有对应的私钥可以解密。
OAEP (Optimal Asymmetric Encryption Padding) 是加密的填充模式，增强安全性。

类图与关系图

类图

classDiagram
    class RSA {
        +generate_private_key()
        +encrypt()
        +decrypt()
    }
    class Key {
        +public_key
        +private_key
    }
    RSA -- Key: uses

关系图

erDiagram
    USER {
        string id
        string name
    }
    RSA_KEYS {
        string id
        string user_id
        string public_key
        string private_key
    }
    USER ||--o{ RSA_KEYS: owns