PyCryptodome（开发人员如何使用）

在数字化转型时代，强大的加密机制的重要性怎么强调都不为过。密码学确保了数据在各种网络和系统中传输时的安全性和隐私性。PyCryptodome 是一个 Python 库，它在密码学领域脱颖而出，提供了大量功能来促进数据的安全处理，如认证加密模式等。 (GCM、CCM、EAX、SIV、OCB) 以及一流的 AES 加速支持。本文将深入研究 PyCryptodome 的最新官方版本，探索其功能、用例、简化的安装过程以及如何在各种应用程序中有效利用它。我们还将使用一个单独的 C# 库 IronPDF 与 PyCryptodome 一起创建加密的 PDF 文件。

PyCryptodome 概述

PyCryptodome 是一个独立的 Python 包，包含低级加密原语。它被设计为旧 PyCrypto 库的直接替代品，解决了 PyCrypto 库的许多局限性并扩展了其功能。它提供了广泛的加密算法和协议，对于需要在应用程序中实现安全功能的开发人员来说，它是一个非常宝贵的工具。

主要功能

1. 广泛的算法支持：PyCryptodome 支持一系列加密算法，包括 AES、RSA、DSA 等。这种广泛的支持可确保开发人员找到满足各种加密需求的必要工具。

2. 易于使用：该库设计为用户友好型，其简洁明了的应用程序接口（API）甚至可以让那些密码知识有限的人也能有效地实现安全功能。

3. 积极维护：与其前身 PyCrypto 不同，PyCryptodome 会定期更新和改进，确保与最新 Python 版本和安全标准兼容。

4. 自包含：PyCryptodome 不需要任何外部依赖项，因此可以在不同环境中直接安装和使用。

5. 与现有库集成：PyCryptodome 可与其他 Python 库和框架无缝集成，从而增强其在各种应用中的实用性。

安装

由于 PyCryptodome 是独立的，因此安装过程非常简单。可以通过 Python 的软件包安装程序 pip 使用以下命令安装：

pip install pycryptodome

核心概念和模块

PyCryptodome 分成几个模块，每个模块都涉及密码学的不同方面。了解这些模块对于有效利用该库至关重要。

Hashing

散列函数是密码学的基础，它提供了一种从任意数据生成固定大小散列值的方法。PyCryptodome 通过 Crypto.Hash 模块支持各种散列算法。

使用 SHA-256 哈希函数的示例

from Crypto.Hash import SHA256
hash_object = SHA256.new(data=b'Hello, PyCryptodome!')
print(hash_object.hexdigest())

from Crypto.Hash import SHA256
hash_object = SHA256.new(data=b'Hello, PyCryptodome!')
print(hash_object.hexdigest())

对称加密

对称加密在加密和解密时使用相同的密钥。PyCryptodome 的 Crypto.Cipher 模块支持多种对称密码，包括 AES、DES 等。

AES 加密和解密示例

from Crypto.Cipher import AES
from Crypto.Random import get_random_bytes

key = get_random_bytes(16)  # 16 bytes for AES-128
cipher = AES.new(key, AES.MODE_EAX)
data = b'Secret Message'
nonce = cipher.nonce
ciphertext, tag = cipher.encrypt_and_digest(data)

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

from Crypto.Cipher import AES
from Crypto.Random import get_random_bytes

key = get_random_bytes(16)  # 16 bytes for AES-128
cipher = AES.new(key, AES.MODE_EAX)
data = b'Secret Message'
nonce = cipher.nonce
ciphertext, tag = cipher.encrypt_and_digest(data)

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

非对称加密

非对称加密使用一对密钥：用于加密的公钥和用于解密的私钥。PyCryptodome 的Crypto.PublicKey模块提供对 RSA、DSA 和 ECC 的支持。 (椭圆曲线密码学).

RSA 加密和解密示例

from Crypto.PublicKey import RSA
from Crypto.Cipher import PKCS1_OAEP

key = RSA.generate(2048)
public_key = key.publickey()
cipher = PKCS1_OAEP.new(public_key)
ciphertext = cipher.encrypt(b'Secret Message')

# Decryption
cipher = PKCS1_OAEP.new(key)
plaintext = cipher.decrypt(ciphertext)
print(plaintext)

from Crypto.PublicKey import RSA
from Crypto.Cipher import PKCS1_OAEP

key = RSA.generate(2048)
public_key = key.publickey()
cipher = PKCS1_OAEP.new(public_key)
ciphertext = cipher.encrypt(b'Secret Message')

# Decryption
cipher = PKCS1_OAEP.new(key)
plaintext = cipher.decrypt(ciphertext)
print(plaintext)

Key Derivation

密钥推导功能可根据密码或口令生成加密密钥。这在基于密码的加密中特别有用。PyCryptodome 支持 PBKDF2、scrypt 和其他密钥生成算法。

使用 PBKDF2 的示例

from Crypto.Protocol.KDF import PBKDF2
from Crypto.Random import get_random_bytes

password = b'my secret password'
salt = get_random_bytes(16)
key = PBKDF2(password, salt, dkLen=32, count=1000000)
print(key)

from Crypto.Protocol.KDF import PBKDF2
from Crypto.Random import get_random_bytes

password = b'my secret password'
salt = get_random_bytes(16)
key = PBKDF2(password, salt, dkLen=32, count=1000000)
print(key)

使用案例

密码管理

密码管理器受益于 PyCryptodome 的密钥推导功能，可以安全地存储和检索用户密码。通过使用 PBKDF2 等强大的密钥推导算法，开发人员可以确保存储的密码能够抵御暴力破解攻击。

密码安全实例

from Crypto.Protocol.KDF import PBKDF2
from Crypto.Random import get_random_bytes
from Crypto.Cipher import AES

# Derive a strong key from a password
password = b'user_password'
salt = get_random_bytes(16)
key = PBKDF2(password, salt, dkLen=32, count=1000000)

# Encrypt the password before storing
cipher = AES.new(key, AES.MODE_EAX)
stored_password = b'ActualPassword'
nonce = cipher.nonce
ciphertext, tag = cipher.encrypt_and_digest(stored_password)

# Store ciphertext, nonce, salt, and tag securely
password_data = {
    'ciphertext': ciphertext,
    'nonce': nonce,
    'salt': salt,
    'tag': tag
}

# Decrypt the password when needed
key = PBKDF2(password, password_data['salt'], dkLen=32, count=1000000)
cipher = AES.new(key, AES.MODE_EAX, nonce=password_data['nonce'])
plaintext = cipher.decrypt(password_data['ciphertext'])
try:
    cipher.verify(password_data['tag'])
    print("The stored password is authentic:", plaintext)
except ValueError:
    print("Key incorrect or password corrupted")

from Crypto.Protocol.KDF import PBKDF2
from Crypto.Random import get_random_bytes
from Crypto.Cipher import AES

# Derive a strong key from a password
password = b'user_password'
salt = get_random_bytes(16)
key = PBKDF2(password, salt, dkLen=32, count=1000000)

# Encrypt the password before storing
cipher = AES.new(key, AES.MODE_EAX)
stored_password = b'ActualPassword'
nonce = cipher.nonce
ciphertext, tag = cipher.encrypt_and_digest(stored_password)

# Store ciphertext, nonce, salt, and tag securely
password_data = {
    'ciphertext': ciphertext,
    'nonce': nonce,
    'salt': salt,
    'tag': tag
}

# Decrypt the password when needed
key = PBKDF2(password, password_data['salt'], dkLen=32, count=1000000)
cipher = AES.new(key, AES.MODE_EAX, nonce=password_data['nonce'])
plaintext = cipher.decrypt(password_data['ciphertext'])
try:
    cipher.verify(password_data['tag'])
    print("The stored password is authentic:", plaintext)
except ValueError:
    print("Key incorrect or password corrupted")

IronPDF for Python

IronPDF 是一款强大的 Python PDF 生成库，允许开发人员轻松创建、编辑和处理 PDF 文档。它提供广泛的功能，从将 HTML 转换为 PDF 到合并多个 PDF，使其成为自动化文档工作流程的理想选择。PyCryptodome 是一个用于加密操作的强大库，与 PyCryptodome 结合使用时，开发人员可以为其 PDF 文档添加加密和数字签名等安全功能。这种集成对于需要高度安全性和数据完整性的应用特别有用，例如在金融、法律或保密环境中。

要安装 IronPDF，可以使用 Python 软件包管理器 pip。下面是开始安装的方法：

pip install ironpdf

安装完成后，您就可以开始使用 IronPDF 创建和处理 PDF 了。下面是一个简单的示例，演示如何使用 IronPDF 创建 PDF，然后使用 PyCryptodome 进行加密：

from ironpdf import *     
from Crypto.Cipher import AES
from Crypto.Util.Padding import pad
import os

renderer = ChromePdfRenderer()
pdfFromUrl = renderer.RenderUrlAsPdf("https://ironpdf.com/")
pdfFromUrl.SaveAs("output.pdf")

# Encrypt the PDF with AES
def encrypt_file(file_name, key):
    cipher = AES.new(key, AES.MODE_CBC)
    iv = cipher.iv
    with open(file_name, 'rb') as f:
        data = f.read()
    encrypted_data = iv + cipher.encrypt(pad(data, AES.block_size))
    with open(file_name + '.enc', 'wb') as f:
        f.write(encrypted_data)

# Example usage
key = os.urandom(16)  # AES key must be either 16, 24, or 32 bytes long
encrypt_file("output.pdf", key)

from ironpdf import *     
from Crypto.Cipher import AES
from Crypto.Util.Padding import pad
import os

renderer = ChromePdfRenderer()
pdfFromUrl = renderer.RenderUrlAsPdf("https://ironpdf.com/")
pdfFromUrl.SaveAs("output.pdf")

# Encrypt the PDF with AES
def encrypt_file(file_name, key):
    cipher = AES.new(key, AES.MODE_CBC)
    iv = cipher.iv
    with open(file_name, 'rb') as f:
        data = f.read()
    encrypted_data = iv + cipher.encrypt(pad(data, AES.block_size))
    with open(file_name + '.enc', 'wb') as f:
        f.write(encrypted_data)

# Example usage
key = os.urandom(16)  # AES key must be either 16, 24, or 32 bytes long
encrypt_file("output.pdf", key)

该脚本展示了如何使用 IronPDF 创建一个简单的 PDF，然后使用 PyCryptodome 中的 AES 对其进行加密，为构建更复杂、更安全的 PDF 处理程序奠定了基础。

结论

总之，PyCryptodome 是一个功能强大、用途广泛的 Python 库，它大大增强了开发人员的加密操作，提供了一系列算法，并能与 IronPDF 等其他工具轻松集成。PyCryptodome 拥有全面的功能集，包括支持认证加密模式、对称和非对称加密、散列和密钥推导，可以满足需要强大安全措施的现代应用程序的需求。PyCryptodome 易于使用、可主动维护且自成一体，是在从密码管理到安全文档生成和加密等各种场景中实施安全数据处理的不可或缺的工具，可在日益数字化的世界中确保数据的完整性和保密性。

有关 IronPDF 许可证的详细信息，请参阅 IronPDF 许可证页面。如需进一步了解，请查看我们将 HTML 转换为 PDF 的详尽教程。