简介

pycrypto 实现了哈希函数（如 SHA256）和加密算法（如 AES、DES、RSA）。

注意！pycrypto 已很久未维护，有安全漏洞。

建议使用 pycryptodome 替代 pycrypto，它是后者的一个分支，一直在维护。

安装

以下方法均可，推荐方法二。

方法一：Visual Studio

Windows 需要安装 Visual Studio 2015 或以上版本，本人是 Visual Studio 2017，安装方法大同小异。

cd C:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio\2017\Professional\VC\Auxiliary\Build
vcvars64.bat
set CL=-FI"C:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio\2017\Professional\VC\Tools\MSVC\14.16.27023\include\stdint.h"
pip install pycrypto

方法二：pycryptodome（推荐）

也可以用 pycryptodome 替代 pycrypto，它是后者的一个分支，一直在维护。

pip uninstall pycrypto
pip install pycryptodome

初试

SHA256 计算散列值（哈希值）

from Crypto.Hash import SHA256hash = SHA256.new()
hash.update('message'.encode())
print(hash.digest())
# b'\xabS\n\x13\xe4Y\x14\x98+y\xf9\xb7\xe3\xfb\xa9\x94\xcf\xd1\xf3\xfb"\xf7\x1c\xea\x1a\xfb\xf0+F\x0cm\x1d'

公钥

公钥系统下，发送方和接收方使用不同密钥——公钥或私钥。

场景	发送方	接收方
加解密	公钥	私钥
数字签名	私钥	公钥

from Crypto.PublicKey import RSAkey_pair = RSA.generate(4096)  # 生成密钥对
open('public.pem', 'wb').write(key_pair.public_key().export_key('PEM'))  # 导出公钥
open('private.pem', 'wb').write(key_pair.export_key('PEM'))  # 导出私钥

加解密

三种加密方式：

对称加密：参与方使用相同密钥进行加解密，速度快，适合处理大量数据。如 AES。
非对称加密：发送方使用公钥加密，接收方使用私钥解密，速度慢。如 RSA。
混合加密：将上述加密进行组合，优点兼具，非对称加密用于保护有效时间短的对称密钥，对称加密用于加密实际数据。

对称加密

两种对称加密方式：

流加密：一次加密一个字节数据。如 ChaCha20、XChaCha20 和 Salsa20
分组密码：对固定数量的数据进行加密。如 AES，一次加密 16 个字节。

Salsa20 加密

from Crypto.Cipher import Salsa20# 加密方
plaintext = b'Hello World!'  # 明文
key = b'0123456789012345'  # 密钥
cipher = Salsa20.new(key=key)
msg = cipher.nonce + cipher.encrypt(plaintext)  # 消息=随机数+密文# 解密方
key = b'0123456789012345'  # 密钥
msg_nonce = msg[:8]
ciphertext = msg[8:]
cipher = Salsa20.new(key=key, nonce=msg_nonce)
plaintext = cipher.decrypt(ciphertext)
print(plaintext)
# b'Hello World!'

AES 加密

from Crypto.Cipher import AES# 加密方
plaintext = b'Hello World!'  # 明文
key = b'0123456789012345'  # 密钥
cipher = AES.new(key, AES.MODE_EAX)
nonce = cipher.nonce
ciphertext, tag = cipher.encrypt_and_digest(plaintext)# 解密方
key = b'0123456789012345'  # 密钥
cipher = AES.new(key, AES.MODE_EAX, nonce=nonce)
plaintext = cipher.decrypt(ciphertext)
try:cipher.verify(tag)  # 验证真实性print(plaintext)
except ValueError:print('密钥不正确或消息被破坏')

非对称加密

RSA 加密

from Crypto.PublicKey import RSA
from Crypto.Cipher import PKCS1_OAEP# 生成公私密钥
key_pair = RSA.generate(1024)
open('public.pem', 'wb').write(key_pair.public_key().export_key('PEM'))
open('private.pem', 'wb').write(key_pair.export_key('PEM'))# 加密方
plaintext = b'Hello World!'
public_key = RSA.importKey(open('public.pem').read())
cipher = PKCS1_OAEP.new(public_key)
ciphertext = cipher.encrypt(plaintext)# 解密方
private_key = RSA.importKey(open('private.pem').read())
cipher = PKCS1_OAEP.new(private_key)
plaintext = cipher.decrypt(ciphertext)
print(plaintext)

实际场景下，密钥长度应使用 3072 或 4096 位

数字签名

用于保证完整性和不可抵赖性。

PKCS#1 RSA 签名

from Crypto.Hash import SHA256
from Crypto.PublicKey import RSA
from Crypto.Signature import pkcs1_15# 生成公私密钥
key_pair = RSA.generate(1024)
open('public.pem', 'wb').write(key_pair.public_key().export_key('PEM'))
open('private.pem', 'wb').write(key_pair.export_key('PEM'))# 发送方
plaintext = b'Hello World!'
private_key = RSA.importKey(open('private.pem').read())
signer = pkcs1_15.new(private_key)
hash = SHA256.new(plaintext)
signature = signer.sign(hash)# 接收方
plaintexts = [b'Hello World!', b'abc']
public_key = RSA.importKey(open('public.pem').read())
signer = pkcs1_15.new(public_key)
for plaintext in plaintexts:hash = SHA256.new(plaintext)try:signer.verify(hash, signature)print('合法')except:print('非法')

哈希函数

用于信息摘要。

将任意二进制字符串作为输入，并产生类似随机的固定长度的输出，即摘要或哈希值。

SHA256 计算散列值（哈希值）

from Crypto.Hash import SHA256hash = SHA256.new()
hash.update('message'.encode())
print(hash.digest())
# b'\xabS\n\x13\xe4Y\x14\x98+y\xf9\xb7\xe3\xfb\xa9\x94\xcf\xd1\xf3\xfb"\xf7\x1c\xea\x1a\xfb\xf0+F\x0cm\x1d'

安全通信

PBKDF2 进行口令保护

from Crypto.Hash import SHA512
from Crypto.Protocol.KDF import PBKDF2
from Crypto.Random import get_random_bytespassword = '123456'  # 口令
salt = get_random_bytes(16)  # 加盐
keys = PBKDF2(password, salt, 64, count=1000000, hmac_hash_module=SHA512)
key1 = keys[:32]
key2 = keys[32:]