西电大数据安全与隐私(现代密码学基础技能)
大数据安全与隐私这门课的lab1,要求如下图:
采用的方案是RSA和AES相结合, 利用RSA来加密传输AES的密钥, 用AES的密钥来加密数据. 如果使用RSA加密数据, 虽然安全性会更高, 但效率低. AES加解密效率高, 但安全性会差一些, 所以采用RSA加密AES的密钥, 然后用AES加密数据, 这样既保证了效率也保证了安全性.
为了保证相同文件每次发送的加密文件不同, 将随机生成的秘钥与当前时间戳结合为随机AES秘钥. 注释写得很详细了, 有些细节的东西我就不解释了.
运行结果如下:
服务端代码
python
import sys
import threading
import socket
import struct
from Crypto.Cipher import AES
import rsa
import time
iv = '1425374853627180' # 初始向量
BUFF = 1024
# 去除末尾填充字符
def unpadding(text):
length = len(text)
print(text[length - 1])
return text[0:length - text[length - 1]]
def socket_service():
try:
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 设置socket可以重用已绑定地址
s.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
s.bind(('localhost', 9001)) # 绑定端口为9001
s.listen(10) # 设置监听数,最多允许10个客户端连接
except socket.error as msg:
print(msg)
sys.exit(1)
print('等待连接...')
while 1:
# 调用accept阻塞： 等待请求并接受(程序会停留在这一旦收到连接请求即开启接受数据的线程)
conn, addr = s.accept()
# 接收数据
t = threading.Thread(target=deal_data, args=(conn, addr))
t.start()
def deal_data(conn, addr):
print('接收到来自 {0}的连接'.format(addr))
# 收到请求后的回复
conn.send('welcome!'.encode('utf-8'))
key = ""
while 1:
if not key:
s1_recv_data = conn.recv(BUFF)
if s1_recv_data.decode('utf-8') == 'changekey':
print(time.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S', time.localtime(time.time())) + ' 开始交换秘钥!')
# 使用RSA产生一对公钥和私钥
(pubkey, privkey) = rsa.newkeys(512, poolsize=8)
print(time.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S', time.localtime(time.time())) + ' 创建RSA秘钥对!')
# 将公钥模数和指数发送给客户端
modulus = pubkey.n
exponent = pubkey.e
conn.send(str(modulus).encode('utf-8'))
conn.send(str(exponent).encode('utf-8'))
print(time.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S', time.localtime(time.time())) + ' 发送RSA公钥')
# 服务端收到消息
key = conn.recv(BUFF)
print(time.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S',
time.localtime(time.time())) + ' 接收加密后的AES秘钥:' + key.decode('utf8',
'ignore'))
# 服务端用私钥进行解密，得到AES密钥
key = rsa.decrypt(key, privkey)
print(time.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S', time.localtime(time.time())) + ' 解密AES秘钥中')
key = key.decode()
print(time.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S', time.localtime(time.time())) + ' AES秘钥:' + key)
# 申请相同大小的空间存放发送过来的文件名与文件大小信息
fileinfo_size = struct.calcsize('128sl')
# 接收文件名与文件大小信息
buf = conn.recv(fileinfo_size)
# 判断是否接收到文件头信息
if buf:
# 获取文件名和文件大小
filename, filesize = struct.unpack('128sl', buf)
fn = filename.strip(b'\00')
fn = fn.decode()
print('文件名是 {0}, 文件大小是 {1}'.format(str(fn), filesize))
recvd_size = 0 # 定义已接收文件的大小
# 存储在该脚本所在目录下面
fp = open('./' + str(fn), 'wb')
print('开始接收...')
if not filesize % 16 == 0:
filesize += 16 - filesize % 16
# 将分批次传输的二进制流依次写入到文件
while not recvd_size == filesize:
if filesize - recvd_size > 1024:
data = conn.recv(1024)
recvd_size += len(data)
else:
data = conn.recv(filesize - recvd_size)
recvd_size = filesize
print(len(data))
print(data)
# 将加密数据转换位bytes类型数据
cipher = AES.new(key.encode('utf8'), AES.MODE_CBC, iv.encode('utf8'))
text_decrypted = cipher.decrypt(data)
print(len(text_decrypted))
print(text_decrypted)
if len(text_decrypted) < 1024:
text_decrypted = unpadding(text_decrypted)
print(text_decrypted)
fp.write(text_decrypted)
fp.close()
print('结束接收...')
# 传输结束断开连接
conn.close()
break
if __name__ == "__main__":
socket_service()客户端代码
python
import socket
import os
import sys
import struct
from Crypto.Cipher import AES
import time
import rsa
key0 = os.urandom(16).hex() # 随机生成秘钥,16位字符串
iv = '1425374853627180' # 初始向量
BUFF = 1024
def padding(text):
bs = AES.block_size # 16字节
length = len(text) # 获取明文长度,字符
bytes_length = len(bytes(text, encoding='utf-8'))
padding = length if (bytes_length == length) else bytes_length
padding_size = bs - padding % bs
padding_text = chr(padding_size) * padding_size # 按照PKCS7填充方式生成填充文本
return text + padding_text
# 函数功能：对明文进行PKCS7填充
# 参数text：需要填充的明文
# 返回值：填充后的明文
def socket_client():
try:
# 创建socket,ipv4+流
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
s.connect(('localhost', 9001))
except socket.error as msg:
print(msg)
sys.exit(1)
print(s.recv(1024))
# 加上给密钥加上时间戳，保证相同的明文，每次发送的密文不同
t = time.time()
t_str = str(int(t))
key = key0[0:8] + t_str[2:10] # 取key0前八位和时间戳中的后八位生成新key
print(time.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S', time.localtime(time.time())) + ' 开始交换秘钥!')
s.send('changekey'.encode('utf-8'))
modulus = int(s.recv(BUFF).decode('utf-8')) # 接收公钥模数
exponent = int(s.recv(BUFF).decode('utf-8')) # 接收公钥指数
print(time.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S', time.localtime(time.time())) + ' 开始构建RSA公钥')
pubkey = rsa.PublicKey(modulus, exponent) # 构建公钥
print(time.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S', time.localtime(time.time())) + ' 加密AES秘钥')
crypto = rsa.encrypt(key.encode('utf-8'), pubkey) # 用RSA公钥对AES密钥进行加密
print(time.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S', time.localtime(time.time())) + ' 发送加密后的AES秘钥:' + crypto.decode(
'utf8', 'ignore'))
s.send(crypto) # 发送加密后的AES密钥
# 需要传输的文件路径
filepath = 'C:/XingYan/1.png'
# 判断是否为文件
if os.path.isfile(filepath):
# 定义定义文件信息。128s表示文件名为128bytes长，l表示一个int或long，在此为文件大小
fileinfo_size = struct.calcsize('128sl')
# 打包文件名和大小
filehead = struct.pack('128sl', os.path.basename(filepath).encode('utf-8'), os.stat(filepath).st_size)
s.send(filehead)
# 将传输文件以二进制的形式分多次上传至服务器
fp = open(filepath, 'rb')
while 1:
data = fp.read(1024)
print(data)
if not data:
print('{0} 发送结束...'.format(os.path.basename(filepath)))
break
if len(data) < 1024:
newdata = data.decode('utf8', 'ignore')
print(len(newdata))
newdata = padding(newdata)
print(len(newdata))
data = newdata.encode('utf8')
cipher = AES.new(key.encode('utf8'), AES.MODE_CBC, iv.encode('utf8')) # AES加密对象
encryptedbytes = cipher.encrypt(data)
s.send(encryptedbytes)
print(encryptedbytes)
print(len(encryptedbytes))
s.close()
if __name__ == '__main__':
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