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Python中RSA加解密与数字签名技术的使用

作者:jay丿

本文将详细介绍 RSA 数字签名的原理、实现步骤,以及如何通过 Python 的 rsa 库完成公钥私钥生成、数字签名和认证,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教

RSA加解密与数字签名技术详解

一、RSA 数字签名概述

1. 什么是数字签名?

2. RSA 数字签名的原理

RSA 数字签名基于非对称加密算法,使用一对密钥:公钥和私钥。

签名过程:

  1. 发送方使用私钥对数据的哈希值进行加密,生成签名。
  2. 发送方将数据和签名一起发送给接收方。

验证过程:

  1. 接收方使用公钥对签名进行解密,得到数据的哈希值。
  2. 接收方重新计算数据的哈希值,并与解密得到的哈希值进行比较。
  3. 如果两个哈希值相同,则签名有效,数据未被篡改。

二、安装 rsa 库

pip install rsa

三、生成 RSA 公钥和私钥

import rsa
from pathlib import Path

# 定义存储路径
BASE_DIR = Path(__file__).parent

# 生成公钥、私钥对象
public_key, private_key = rsa.newkeys(2048)

# 获取公钥对应的流数据
bpub_key = public_key.save_pkcs1()

# 获取私钥对应的流数据
bpri_key = private_key.save_pkcs1()

# 将公钥存储到文件中
with open(BASE_DIR / 'rsa/public.pem', "wb") as f:
    f.write(bpub_key)

# 将私钥存储到文件中
with open(BASE_DIR / 'rsa/private.pem', "wb") as f:
    f.write(bpri_key)

代码说明

生成密钥对

保存密钥

四、使用 RSA 私钥进行数字签名

import rsa
from pathlib import Path

# 定义存储路径
BASE_DIR = Path(__file__).parent

# 加载私钥
with open(BASE_DIR / 'rsa/private.pem', 'rb') as f:
    private_key = rsa.PrivateKey.load_pkcs1(f.read())

# 定义要签名的字符串
message = "pwd=123&pk=1"

# 签名,并获取签名后的流数据
sign_bytes = rsa.sign(message.encode(), private_key, "SHA-1")

# 获取签名字符串表示形式
sign_text = sign_bytes.hex()

print(f"签名: {sign_text}")

代码说明

加载私钥

签名数据

获取签名字符串

五、使用 RSA 公钥进行数字认证

import rsa
from pathlib import Path

# 定义存储路径
BASE_DIR = Path(__file__).parent

# 加载公钥
with open(BASE_DIR / 'rsa/public.pem', 'rb') as f:
    public_key = rsa.PublicKey.load_pkcs1(f.read())

# 定义要认证的字符串
message = "pwd=123&pk=1"

# 获取数字签名(上一步返回的结果)
sign_text = "xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx"  # 替换为实际的签名

# 使用公钥进行认证
try:
    hasher = rsa.verify(message.encode(), bytes.fromhex(sign_text), public_key)
    
    if hasher == "SHA-1":
        print("认证成功")
except rsa.VerificationError:
    print("认证失败")

代码说明

加载公钥

验证签名

六、数字签名的应用场景

数字签名在以下场景中具有重要作用:

  1. 数据完整性验证:确保数据在传输过程中未被篡改。
  2. 身份认证:验证数据的来源,防止伪造。
  3. 不可否认性:发送方无法否认其发送的数据。

七、注意事项

密钥管理

哈希算法选择

异常处理

总结

本文介绍了 RSA 数字签名的原理、实现步骤,以及如何通过 Python 的 rsa 库完成公钥私钥生成、数字签名和认证。

RSA 数字签名是一种强大的安全工具,可以有效保障数据的完整性和来源的真实性。

在实际应用中,我们应结合具体需求,选择合适的密钥长度和哈希算法,并妥善管理密钥,以确保系统的安全性。

以上为个人经验,希望能给大家一个参考,也希望大家多多支持脚本之家。

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