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Python cryptography【密码库】库功能与使用指南

news 来源：原创 2025/6/7 9:37:28

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cryptography 是 Python 中一个功能强大且广泛使用的密码学库，由 PyCA (Python Cryptographic Authority) 团队维护。它提供了安全的底层密码学原语和高层易用的「配方」（recipes），旨在替代不安全的旧库（如 pycrypto）。以下是关键特性与使用示例：

核心功能

1. 对称加密（AES 等）

from cryptography.fernet import Fernet# 生成密钥
key = Fernet.generate_key()
cipher = Fernet(key)# 加密
encrypted = cipher.encrypt(b"Secret message")# 解密
decrypted = cipher.decrypt(encrypted)  # b"Secret message"

2. 非对称加密（RSA）

from cryptography.hazmat.primitives.asymmetric import rsa
from cryptography.hazmat.primitives import serialization# 生成密钥对
private_key = rsa.generate_private_key(public_exponent=65537, key_size=2048)
public_key = private_key.public_key()# 序列化公钥
pem = public_key.public_bytes(encoding=serialization.Encoding.PEM,format=serialization.PublicFormat.SubjectPublicKeyInfo
)

3. 数字签名

from cryptography.hazmat.primitives import hashes
from cryptography.hazmat.primitives.asymmetric import padding# 签名
signature = private_key.sign(b"Data to sign",padding.PSS(mgf=padding.MGF1(hashes.SHA256()),salt_length=padding.PSS.MAX_LENGTH),hashes.SHA256()
)# 验证签名
public_key.verify(signature,b"Data to sign",padding.PSS(...),  # 与签名相同参数hashes.SHA256()
)

4. 哈希函数（SHA-256 等）

from cryptography.hazmat.primitives import hashesdigest = hashes.Hash(hashes.SHA256())
digest.update(b"data")
result = digest.finalize()  # 32字节哈希值

5. 密钥派生（KDF）

from cryptography.hazmat.primitives.kdf.pbkdf2 import PBKDF2HMAC
from cryptography.hazmat.primitives import hasheskdf = PBKDF2HMAC(algorithm=hashes.SHA256(),length=32,          # 输出密钥长度salt=b"salt_value", # 随机盐值iterations=100000   # 迭代次数增强安全性
)
key = kdf.derive(b"password")  # 派生密钥

6. X.509 证书操作

from cryptography import x509
from cryptography.x509.oid import NameOID# 创建自签名证书
subject = issuer = x509.Name([x509.NameAttribute(NameOID.COUNTRY_NAME, "US"),x509.NameAttribute(NameOID.COMMON_NAME, "example.com")
])
cert = x509.CertificateBuilder().subject_name(subject).issuer_name(issuer).public_key(public_key).serial_number(x509.random_serial_number()).not_valid_before(now).not_valid_after(now + timedelta(days=365)).sign(private_key, hashes.SHA256())

安全实践

避免底层 API：优先使用高层接口（如 Fernet），它们已内置安全最佳实践。
密钥管理：
- 使用 os.urandom 或 secrets 模块生成随机数。
- 通过环境变量或专用工具（如 Vault）存储密钥。
弃用警告：低层 API（hazmat）需谨慎使用，错误实现可能导致漏洞。

安装

pip install cryptography

为何选择 cryptography？

安全性：基于成熟的密码学后端（如 OpenSSL、Rust）。
活跃维护：定期更新修复漏洞。
符合标准：支持 FIPS 140-2、NIST 等标准。
丰富的文档：官方文档提供详细指南。

注意：密码学极易因误用导致漏洞。除非必要，请使用高层 API，并参考专业安全审计。

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