用Python实现超强的加密软件

介绍

在本文中，我们将讨论如何用Python编写一个极其强大的加密软件。本软件将使用常用的加密方法，如AES、RSA和SHA256等。使用该软件可以加密文件和文本数据，并保护其机密性和完整性。

加密方法

以下是我们在编写软件时要使用的加密方法。

AES

AES（高级加密标准）是一种对称加密算法，它使用相同的密钥来加密和解密数据。在我们的软件中，我们将使用AES加密算法来加密文件。

Python有一个名为PyCryptodome的软件库，它是对Python标准库中的PyCrypto的一个补充，提供了高级密钥管理与支持加密方法。我们可以使用PyCryptodome来实现AES加密。

以下是一个用Python实现的AES加密的简单示例：

from Crypto.Cipher import AES

# 密钥长度必须为16、24或32字节
key = b'ThisIsASecretKey'
cipher = AES.new(key, AES.MODE_EAX)

# 加密数据
data = b'Some secret data'
ciphertext, tag = cipher.encrypt_and_digest(data)

# 解密数据
cipher = AES.new(key, AES.MODE_EAX, nonce=cipher.nonce)
plaintext = cipher.decrypt(ciphertext)
try:
    cipher.verify(tag)
    print("The message is authentic!")
except ValueError:
    print("Key incorrect or message corrupted")

RSA

RSA是一种非对称加密算法，它使用两个密钥来加密和解密数据。RSA算法广泛用于数字签名和加密通信中。在我们的软件中，我们将使用RSA数字签名来验证文件的完整性。

Python标准库中已经提供了对RSA的支持，以及一些工具来生成密钥。以下是一个使用Python实现的RSA签名的简单示例：

from Crypto.PublicKey import RSA
from Crypto.Signature import pkcs1_15
from Crypto.Hash import SHA256

# 生成密钥对
key = RSA.generate(4096, e=65537)
private_key = key.export_key()
public_key = key.publickey().export_key()

# 对数据进行签名
message = b'Some secret data'
hash = SHA256.new(message)
signature = pkcs1_15.new(RSA.import_key(private_key)).sign(hash)

# 验证签名
hash = SHA256.new(message)
try:
    pkcs1_15.new(RSA.import_key(public_key)).verify(hash, signature)
    print("The signature is valid.")
except (ValueError, TypeError):
    print("The signature is not valid.")

SHA256

SHA256是一种哈希函数，用于将数据转换为固定长度的唯一值。在我们的软件中，我们将使用SHA256哈希来验证文件的完整性。

Python标准库中已经提供了对SHA256的支持。以下是一个使用Python实现的SHA256哈希的简单示例：

import hashlib

# 计算哈希值
message = b'Some secret data'
hash = hashlib.sha256(message).digest()

# 检查哈希值
if hash == hashlib.sha256(message).digest():
    print("The message has not been altered.")
else:
    print("The message has been altered.")

实现过程

以下是我们实现加密软件的步骤：

1. 首先，我们要使用PyCryptodome库编写一个加密文件的函数。此函数将接受明文路径、加密后文件的路径和密钥作为输入。该函数将使用AES加密算法将文件加密，并将其写入新的加密文件中。

2. 然后，我们要编写一个解密文件的函数。此函数需要加密文件的路径、解密后的明文文件的路径和密钥作为输入。该函数将使用AES加密算法将加密文件解密，并将其写入新的解密后的明文文件中。

3. 接下来，我们要编写一个签名文件的函数。此函数将需要文件路径和私钥作为输入。该函数将使用RSA算法生成一个数字签名，并将其写入文件中。

4. 然后，我们编写一个验证签名的函数。此函数需要文件路径、公钥和数字签名作为输入。该函数将使用RSA算法验证数字签名是否匹配，并返回验证结果。

5. 最后，我们将编写一个计算文件哈希的函数。该函数将需要文件路径和哈希算法（在本例中为SHA256）作为输入。该函数将计算文件的哈希值并返回它。

示例

以下是一个示例，展示我们如何加密一个文件、签名它并验证签名，并检查它是否已被篡改。本影视是可自行制定密钥路径进行测试

import os.path
from Crypto.PublicKey import RSA
from Crypto.Hash import SHA256

# 密钥路径
private_key_path = 'path/to/private_key.pem'
public_key_path = 'path/to/public_key.pem'

# 加密文件路径和加密后文件路径
plaintext_path = 'path/to/file.txt'
ciphertext_path = 'path/to/encrypted_file.enc'

# 生成签名文件和验证签名的数据
signed_file_path = 'path/to/signed_file.txt'

# 计算哈希的数据
hash_file_path = 'path/to/hash_file.txt'

# 生成密钥对
if not os.path.exists(private_key_path) and not os.path.exists(public_key_path):
    key = RSA.generate(4096, e=65537)
    with open(private_key_path, 'wb') as f:
        f.write(key.export_key())
    with open(public_key_path, 'wb') as f:
        f.write(key.publickey().export_key())

# 加密文件
def encrypt_file(plaintext_path, ciphertext_path, key):
    from Crypto.Cipher import AES

    with open(plaintext_path, 'rb') as f:
        plaintext = f.read()

    cipher = AES.new(key, AES.MODE_EAX)
    ciphertext, tag = cipher.encrypt_and_digest(plaintext)

    with open(ciphertext_path, 'wb') as f:
        [f.write(x) for x in (cipher.nonce, tag, ciphertext)]

    return cipher.nonce

key = b'ThisIsASecretKey'
nonce = encrypt_file(plaintext_path, ciphertext_path, key)

# 解密文件
def decrypt_file(ciphertext_path, plaintext_path, key, nonce):
    from Crypto.Cipher import AES

    with open(ciphertext_path, 'rb') as f:
        nonce, tag, ciphertext = [f.read(x) for x in (16, 16, -1)]

    cipher = AES.new(key, AES.MODE_EAX, nonce=nonce)
    plaintext = cipher.decrypt(ciphertext)

    with open(plaintext_path, 'wb') as f:
        f.write(plaintext)

    return plaintext

decrypt_file(ciphertext_path, 'path/to/decrypted_file.txt', key, nonce)

# 签名文件
def sign_file(file_path, private_key_path):
    with open(file_path, 'rb') as f:
        file_contents = f.read()

    key = RSA.import_key(open(private_key_path).read())
    hash = SHA256.new(file_contents)
    signature = key.sign(hash)

    with open(signed_file_path, 'wb') as f:
        f.write(signature)

    return signature

signature = sign_file(plaintext_path, private_key_path)

# 验证签名
def verify_signature(file_path, public_key_path, signature):
    with open(file_path, 'rb') as f:
        file_contents = f.read()

    key = RSA.import_key(open(public_key_path).read())
    hash = SHA256.new(file_contents)
    return key.verify(hash, signature)

assert verify_signature(plaintext_path, public_key_path, signature)

# 计算哈希值
def hash_file(file_path):
    hash = hashlib.sha256()
    with open(file_path, 'rb') as f:
        for chunk in iter(lambda: f.read(4096), b""):
            hash.update(chunk)

    return hash.digest()

hash = hash_file(hash_file_path)