曲线 25519 对称密钥 Python

Question

我正在使用 Apple 的 CryptoKit 为 iOS 应用程序创建密钥，加密数据，然后通过 JSON 将其发送到后端并将其存储在 PGSQL 数据库中。

虽然所有这些都运行良好，但我需要能够从后端解密数据，因此需要能够创建用于加密数据的相同对称密钥。

当我通过 Swift 创建密钥时，它是按如下方式完成的：

let privateKey = Curve25519.KeyAgreement.PrivateKey()
let publicKey = privateKey.publicKey
let sharedSecret = try! privateKey.sharedSecretFromKeyAgreement(with: publicKey)
let symmetricKey = sharedSecret.hkdfDerivedSymmetricKey(using: SHA512.self,
    salt: "\(vhvioerhvoreovjreoivgifjtughrygryrufejewdf))".data(using: .utf8)!,
    sharedInfo: Data(),
    outputByteCount: 32)

注意：盐只是我为这个示例代码输入了一堆随机字符，但你明白了。

我需要使用 Python 完成同样的事情。这些键也是通过 JSON 发送到后端的 base64 编码字符串，因此我需要对它们进行 b64 解码（我已经开始工作了）。

我尝试使用 pynacl，但我不知道如何使用 sha512 和我在 Swift 中用于创建对称密钥的相同盐来创建对称密钥。如果有更好的选择，我也绝不依赖 pynacl。

同样，上述代码只是用于在 Swift 中创建私钥、public 和对称密钥的过程示例。我实际上是在使用一个帐户的 public 密钥和另一个帐户的私钥来创建对称密钥并加密数据。我将反向解密（即来自私钥帐户的 public 密钥，以及来自 public 密钥帐户的私钥）。

到目前为止，在 python 中使用它我有以下内容（但同样，如果有更好的解决方案，我不会依赖 pynacl）：

from nacl.public import Box, PrivateKey, PublicKey, SealedBox
from nacl.hash import sha512
import nacl.encoding
from base64 import b64decode, b64encode
import binascii

privKeyRead = b64decode('uBruInrnbtrberverv6XZZqQDDeS4SwORSHriW04=')
private_key = PrivateKey(privKeyRead)

pubKeyRead = b64decode('UIZSc3QBfewojfoewjgowjgCqA/P8PjXDlQwU7rTHFBw=')
public_key = PublicKey(pubKeyRead)

salt = b64decode('HIHIUGUBLJOIHIBIOHO9nM0NSSkNDejUwcXJMNUdlUT0=')

cryptoBox = Box(private_key, public_key)
sharedSecret = Box.shared_key(cryptoBox)

# Print Keys and Salt
print("Private Key:", privKeyRead)
print("Public Key:", pubKeyRead)
print("Salt:", salt)
print("Crypto Box:", cryptoBox)
print("Shared Secret:", sharedSecret)

return printed

注意：本例中的 privKeyRead、pubKeyRead 和 salt 值有垃圾字符，因为我显然不能 post 真实值。我还注意到 Crypto Box 和 Shared Secret 是相同的，所以我很确定我只需要一个而不是两个。

最后，我不想让任何人在这上面挂断电话，我正在使用 Zope5，这就是为什么您会看到我的 python 示例的原因。这是 zope 中的 python 脚本，完全有效。我还可以创建外部方法，因此如果您有函数等可以更好地工作，请随时 post 确切地了解在等式中不包含 zope 的情况下您将如何做。如有必要，我会重新配置 zope。

Answer 1

Swift代码生成私钥，确定相关public密钥，使用X25519导出共享密钥，使用HKDF导出对称密钥：

import Foundation
import Crypto

let privateKey = Curve25519.KeyAgreement.PrivateKey()
let publicKey = privateKey.publicKey
let sharedSecret = try! privateKey.sharedSecretFromKeyAgreement(with: publicKey)
let symmetricKey = sharedSecret.hkdfDerivedSymmetricKey(using: SHA512.self,
    salt: "a test salt".data(using: .utf8)!,
    sharedInfo: Data(),
    outputByteCount: 32)
print("Private key  : ", privateKey.rawRepresentation.base64EncodedString())
print("Public key   : ", publicKey.rawRepresentation.base64EncodedString())
print("Shared secret: ", sharedSecret.withUnsafeBytes {return Data(Array([=10=])).base64EncodedString()})
print("Symmetric key: ", symmetricKey.withUnsafeBytes {return Data(Array([=10=])).base64EncodedString()})

可能的输出是：

Private key  :  8AtqpW6UJBhAEzTnvHMQ8ki28TrDvAEbKuV3FDiROWw=
Public key   :  kICzRWQYcawmlVJpSJ2TINuUDmI0xGm2BnH10qHVxxs=
Shared secret:  ijACBaZfaCQuvwwILb5uncYroZ4MLBzOfNZLD5khjz4=
Symmetric key:  Il570rzDZ9brWBtxUtWv/Hv29rN6pBls7/AtOK+2oPU=

要在 Python 中实现，需要一个支持 X25519 和 HKDF 的库，例如Cryptography（与 PyNaCl 相比，Cryptography 似乎是更好的选择，因为后者不支持 HKDF）：

from cryptography.hazmat.primitives import hashes
from cryptography.hazmat.primitives.asymmetric.x25519 import X25519PrivateKey
from cryptography.hazmat.primitives.kdf.hkdf import HKDF
import base64

# X25519
private_key = X25519PrivateKey.generate()
public_key = private_key.public_key()
shared_secret = private_key.exchange(public_key)

# HKDF
symmetric_key = HKDF(
    algorithm=hashes.SHA512(),
    length=32,
    salt='a test salt'.encode('utf-8'),
    info=b'',
).derive(shared_secret)

print(base64.b64encode(shared_secret))
print(base64.b64encode(symmetric_key))

测试：
测试用Swift代码的keys，可以这样导入：

from cryptography.hazmat.primitives.asymmetric.x25519 import X25519PrivateKey, X25519PublicKey
...
private_key = X25519PrivateKey.from_private_bytes(base64.b64decode("8AtqpW6UJBhAEzTnvHMQ8ki28TrDvAEbKuV3FDiROWw="))
public_key = X25519PublicKey.from_public_bytes(base64.b64decode("kICzRWQYcawmlVJpSJ2TINuUDmI0xGm2BnH10qHVxxs="))

有了这个，Python 代码提供了 Swift 代码的共享秘密和密钥。

曲线 25519 对称密钥 Python

Curve 25519 Symmetric Key with Python

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elliptic-curve

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python-3.x