Python如何玩轉加密？
密碼學俱樂部的一條規則是：永遠不要自己發明密碼系統。密碼學俱樂部的第二條規則是：永遠不要自己實現密碼系統：在現實世界中，在實現以及設計密碼系統階段都找到過許多漏洞。
Python 中的一個有用的基本加密庫就叫做 cryptography 。它既是一個“安全”方面的基礎庫，也是一個“危險”層。“危險”層需要更加小心和相關的知識，并且使用它很容易出現安全漏洞。在這篇介紹性文章中，我們不會涵蓋“危險”層中的任何內容!
cryptography 庫中最有用的高級安全功能是一種 Fernet 實現。Fernet 是一種遵循實踐的加密緩沖區的標準。它不適用于非常大的文件，如千兆字節以上的文件，因為它要求你一次加載要加密或解密的內容到內存緩沖區中。
Fernet 支持 對稱(symmetric)(即 密鑰(secret key))加密方式*：加密和解密使用相同的密鑰，因此必須保持安全。
生成密鑰很簡單：
- >>> k = fernet.Fernet.generate_key()
- >>> type(k)
- <class 'bytes'>
這些字節可以寫入有適當權限的文件，在安全的機器上。
有了密鑰后，加密也很容易：
- >>> frn = fernet.Fernet(k)
- >>> encrypted = frn.encrypt(b"x marks the spot")
- >>> encrypted[:10]
- b'gAAAAABb1'
如果在你的機器上加密，你會看到略微不同的值。不僅因為(我希望)你生成了和我不同的密鑰，而且因為 Fernet 將要加密的值與一些隨機生成的緩沖區連接起來。這是我之前提到的“實踐”之一：它將阻止對手分辨哪些加密值是相同的。
解密同樣簡單：
- >>> frn = fernet.Fernet(k)
- >>> frn.decrypt(encrypted)
- b'x marks the spot'
請注意，這僅加密和解密字節串。為了加密和解密文本串，通常需要對它們使用 UTF-8 進行編碼和解碼。
20 世紀中期密碼學最有趣的進展之一是 公鑰(public key)加密。它可以在發布加密密鑰的同時而讓解密密鑰保持保密。例如，它可用于保存服務器使用的 API 密鑰：服務器是可以訪問解密密鑰的一方，但是任何人都可以保存公共加密密鑰。
雖然 cryptography 沒有任何支持公鑰加密的安全功能，但 PyNaCl 庫有。PyNaCl 封裝并提供了一些很好的方法來使用 Daniel J. Bernstein 發明的 NaCl 加密系統。
NaCl 始終同時 加密(encrypt)和 簽名(sign)或者同時 解密(decrypt)和 驗證簽名(verify signature)。這是一種防止 基于可伸縮性(malleability-based)的方法，其中不法分子會修改加密值。
加密是使用公鑰完成的，而簽名是使用密鑰完成的：
- >>> from nacl.public import PrivateKey, PublicKey, Box
- >>> source = PrivateKey.generate()
- >>> with open("target.pubkey", "rb") as fpin:
- ... target_public_key = PublicKey(fpin.read())
- >>> enc_box = Box(source, target_public_key)
- >>> result = enc_box.encrypt(b"x marks the spot")
- >>> result[:4]
- b'\xe2\x1c0\xa4'
解密顛倒了角色：它需要私鑰進行解密，需要公鑰驗證簽名：
- >>> from nacl.public import PrivateKey, PublicKey, Box
- >>> with open("source.pubkey", "rb") as fpin:
- ... source_public_key = PublicKey(fpin.read())
- >>> with open("target.private_key", "rb") as fpin:
- ... target = PrivateKey(fpin.read())
- >>> dec_box = Box(target, source_public_key)
- >>> dec_box.decrypt(result)
- b'x marks the spot'
PocketProtector 庫構建在 PyNaCl 之上，包含完整的密鑰管理方案。
