我在使用PyCrypto时遇到了重大问题，如下面的代码所示。一个问题是测试用例不会以可重复的方式失败，而是在不同的平台上使用不同的键有不同的原因。
请注意，测试用例为 Alice 和 Bob 提供了两组密钥，第一组由 OpenSSL 生成，第二组由 PyCrypto 生成(取消注释"备用密钥"部分(。
测试用例是一个简单的往返：
- Alice 生成对称密钥并加密数据
- Alice 使用 Bob 的公钥加密对称密钥，然后用她的私钥对加密密钥进行签名(在这个简单的测试用例中不使用哈希(。
- 鲍勃使用爱丽丝的公钥验证签名并解密对称密钥与他的私钥。
- Bob 使用对称密钥解密数据。
下面是一些示例运行的结果：
在具有OpenSSL密钥的Linux上
attempts: 1000
success: 0
mismatch: 0
fail: 1000
Bad signature = 993
Ciphertext too large = 7
在具有 PyCrypto 密钥的 Linux 上
attempts: 1000
success: 673
mismatch: 0
fail: 327
AES key must be either 16, 24, or 32 bytes long = 3
Ciphertext too large = 324
在具有OpenSSL密钥的Windows上
attempts: 1000
success: 993
mismatch: 0
fail: 7
AES key must be either 16, 24, or 32 bytes long = 3
Bad signature = 4
在具有PyCrypto密钥的Windows上
attempts: 1000
success: 994
mismatch: 0
fail: 6
AES key must be either 16, 24, or 32 bytes long = 6
这是测试用例：
from Crypto import Random
from Crypto.PublicKey import RSA
from Crypto.Cipher import AES
from Crypto.Util.number import long_to_bytes, bytes_to_long
from base64 import b64encode, b64decode
rng = Random.new().read
# openssl genrsa -out alice.rsa 1024
alice_private_key = RSA.importKey('''
-----BEGIN RSA PRIVATE KEY-----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-----END RSA PRIVATE KEY-----
'''.strip())
# openssl rsa -in alice.rsa -out alice.pub -pubout
alice_public_key = RSA.importKey('''
-----BEGIN PUBLIC KEY-----
MIGfMA0GCSqGSIb3DQEBAQUAA4GNADCBiQKBgQDcWasedZQPkg+//IrJbn/ndn0m
sT999kejgO0w3mzWSS66Rk3oNab/pjWFFp9t6hBlFuERCyyqjwFbqrk0fPeLJBsK
Q3TOxDTXdLd50nIPZFgbBmtPkhKTd7tydB6GacMsLqrwI7IlJZcD7ts2quBTNgQA
onkr2FJaWyJtTbb95QIDAQAB
-----END PUBLIC KEY-----
'''.strip())
# openssl genrsa -out bob.rsa 1024
bob_private_key = RSA.importKey('''
-----BEGIN RSA PRIVATE KEY-----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-----END RSA PRIVATE KEY-----
'''.strip())
# openssl rsa -in bob.rsa -out bob.pub -pubout
bob_public_key = RSA.importKey('''
-----BEGIN PUBLIC KEY-----
MIGfMA0GCSqGSIb3DQEBAQUAA4GNADCBiQKBgQDddMPxMRIe34mNYbldimaZ1j4Z
w/kqPHkOfbzBhp3XR254eSQONe9DgaLQhw16n4o3FFP8aijlotw/LUfKosEldmiC
FuZdTiMP/49a5CbQ/End+Z38tHIzmGv7qjtkU7K8Eu/J5/y3wqBNAkfejC4j8MNx
g8eBBGTq8okra8in8wIDAQAB
-----END PUBLIC KEY-----
'''.strip())
# Alternate keys (uncomment for PyCrypto keys)
#alice_private_key = RSA.generate(1024, rng)
#alice_public_key = alice_private_key.publickey()
#bob_private_key = RSA.generate(1024, rng)
#bob_public_key = bob_private_key.publickey()
def generate(data, signature_key, encryption_key):
# Generate encrypted data
symmetric_key = rng(16)
symmetric_cipher = AES.new(symmetric_key)
padded_data = data + (' ' * (16 - divmod(len(data), 16)[1]))
encrypted_data = bytes(symmetric_cipher.encrypt(padded_data))
# Encrypt the symmetric key
encrypted_key = bytes(encryption_key.encrypt(symmetric_key, None)[0])
# Sign the encrypted key
signature = long_to_bytes(signature_key.sign(encrypted_key, None)[0])
return encrypted_key, signature, encrypted_data
def validate(encrypted_key, signature, encrypted_data, verification_key, decryption_key):
# Verify the signature
if not verification_key.verify(encrypted_key, (bytes_to_long(signature),)):
raise Exception("Bad signature")
# Decrypt the key
symmetric_key = decryption_key.decrypt((encrypted_key,))
# Decrypt the data
symmetric_cipher = AES.new(symmetric_key)
return symmetric_cipher.decrypt(encrypted_data).strip()
def test():
attempts = 1000
success = 0
mismatch = 0
fail = 0
causes = {}
for _ in range(attempts):
data = b64encode(Random.new().read(16))
try:
encrypted_key, signature, encrypted_data =
generate(data, alice_private_key, bob_public_key)
result = validate(encrypted_key, signature,
encrypted_data, alice_public_key, bob_private_key)
if result == data:
success += 1
else:
mismatch += 1
except Exception as e:
fail += 1
reason = str(e)
if reason in causes:
causes[reason] += 1
else:
causes[reason] = 1
print("attempts: %d" % attempts)
print(" success: %d" % success)
print("mismatch: %d" % mismatch)
print(" fail: %d" % fail)
for cause, count in causes.items():
print(" %s = %d" % (cause, count))
test()
有什么理由为什么PyCrypto看起来像一个篮子案例？
首先，我会考虑使用OpenSSL密钥的情况。最重要的事实是鲍勃的RSA模量(bn(比爱丽丝的RSA模量(an(略小。
错误Ciphertext too big显示在"发件人"(即generation函数内(。保证您"签名"的密文小于an(因为加密是模an计算的(，但有时(由于明文是随机的(碰巧大于bn。在这种情况下，无法签名。
据我所知，仅当您安装了 GMP 库时，才会执行检查并引发异常，这在 Linux 系统上通常是这种情况。在Windows上，很难安装这样的库，pycrypto依赖于纯python代码。在这种情况下，不会引发异常(尽管应该，两个版本的行为方式应该相同(，并且您将静默地获得错误的值作为签名(Bad signature(。
当您的随机 AES 时显示错误AES key must be either 16, 24, or 32 bytes long键以 0x00 开头。由于 RSA 原语将字节字符串转换为整数，因此前导零将在此过程中丢失，您将在接收端返回该错误。
如果动态生成 RSA 密钥，则在 50% 的情况下bn>an，您将看到更少的错误。
我无法理解为什么 100% 的测试在使用 OpenSSL 密钥的 Linux 上失败，但我想有一个类似的原因来解释这一点。
通常(这也适用于所有其他加密库(，所有问题的根本原因是您使用的是原始 RSA 机制。除了考虑因素关于限制和使用 API 的正确方式，您有一个很大的安全漏洞。必须始终使用某种形式的安全填充，否则攻击者可以轻松破坏您的方案。
在 PyCrypto 中，通过 PKCS#1 模块可以获得用于 RSA 签名和 RSA 加密的正确协议。但是，请注意，签名必须在消息哈希(例如SHA1(上进行，并且在比RSA模数小得多的有效负载上进行加密。