Python中cryptography.hazmat.primitives.serialization对数据进行加密和解密的实例教程

cryptography是一个非常流行的Python密码学库，它提供了许多与数据加密和解密相关的功能。其中，cryptography.hazmat.primitives.serialization模块提供了用于序列化和反序列化数据的函数，以及用于加密和解密数据的工具。

下面是一个使用cryptography.hazmat.primitives.serialization进行数据加密和解密的实例教程，包括了使用例子。

首先，我们需要安装cryptography库，可以使用以下命令进行安装：

pip install cryptography

导入相关的库和模块：

from cryptography.hazmat.primitives import hashes
from cryptography.hazmat.primitives.asymmetric import padding
from cryptography.hazmat.primitives import serialization
from cryptography.hazmat.primitives import symmetric
from cryptography.hazmat.primitives.kdf.pbkdf2 import PBKDF2HMAC

然后，我们使用PBKDF2算法生成一个对称密钥。PBKDF2是一种密码学算法，用于从用户提供的密码派生出一个密钥。在这个例子中，我们使用用户输入的密码作为输入，并使用一个随机的盐密钥生成器生成一个盐。

def derive_key(password, salt):
    kdf = PBKDF2HMAC(
        algorithm=hashes.SHA256(),
        length=32,
        salt=salt,
        iterations=100000,
    )
    return kdf.derive(password)

接下来，我们使用生成的密钥进行对称加密。在这个例子中，我们使用AES算法，采用CTR模式。

def symmetric_encrypt(key, plaintext):
    iv = symmetric.os.urandom(16)
    cipher = symmetric.Cipher(symmetric.algorithms.AES(key), symmetric.modes.CTR(iv))
    encryptor = cipher.encryptor()
    ciphertext = encryptor.update(plaintext) + encryptor.finalize()
    return iv + ciphertext

然后，我们使用生成的密钥进行对称解密。在这个例子中，我们使用AES算法，采用CTR模式。

def symmetric_decrypt(key, ciphertext):
    iv = ciphertext[:16]
    ciphertext = ciphertext[16:]
    cipher = symmetric.Cipher(symmetric.algorithms.AES(key), symmetric.modes.CTR(iv))
    decryptor = cipher.decryptor()
    plaintext = decryptor.update(ciphertext) + decryptor.finalize()
    return plaintext

最后，我们将密钥和加密后的数据保存到文件中。

def save_to_file(filename, data):
    with open(filename, "wb") as f:
        f.write(data)

def read_from_file(filename):
    with open(filename, "rb") as f:
        return f.read()

下面是一个完整的例子，将密钥和加密后的数据保存到文件中，并从文件中读取密钥并解密数据。

password = b"mypass"
salt = symmetric.os.urandom(16)
data = b"hello world"

# 制作密钥
key = derive_key(password, salt)

# 加密数据
encrypted_data = symmetric_encrypt(key, data)

# 保存密钥和加密后的数据到文件
save_to_file("key.bin", key)
save_to_file("encrypted_data.bin", encrypted_data)

# 从文件中读取密钥
key = read_from_file("key.bin")

# 解密数据
decrypted_data = symmetric_decrypt(key, read_from_file("encrypted_data.bin"))

print(decrypted_data)  # 输出 b"hello world"

通过这个例子，我们可以了解到如何使用cryptography.hazmat.primitives.serialization模块进行数据加密和解密，并将密钥和加密后的数据保存到文件中。请注意，这仅仅是一个简单的示例，实际应用中还需要考虑更多的安全性因素，比如处理密钥的安全性，以及合适的密码学算法选择。