Python非对称加密入门指南（手把手教你用RSA实现安全通信）

什么是非对称加密？

与对称加密（如AES）不同，非对称加密使用一对密钥：一个公钥（public key）用于加密数据，一个私钥（private key）用于解密数据。公钥可以公开分享，而私钥必须严格保密。

这种机制解决了密钥分发难题，是HTTPS、SSH、数字证书等安全协议的基础。在Python加密教程中，RSA是最常用的非对称加密算法之一。

准备工作：安装依赖库

我们将使用 cryptography 库，它是Python官方推荐的安全加密库，功能强大且易于使用。

在终端运行以下命令安装：

pip install cryptography

第一步：生成RSA密钥对

首先，我们需要生成一对公钥和私钥。以下是完整的代码示例：

from cryptography.hazmat.primitives.asymmetric import rsafrom cryptography.hazmat.primitives import serialization# 生成私钥（建议使用2048位或更高）private_key = rsa.generate_private_key(    public_exponent=65537,    key_size=2048,)# 从私钥中提取公钥public_key = private_key.public_key()# 将私钥序列化为PEM格式（可保存到文件）private_pem = private_key.private_bytes(    encoding=serialization.Encoding.PEM,    format=serialization.PrivateFormat.PKCS8,    encryption_algorithm=serialization.NoEncryption())# 将公钥序列化为PEM格式public_pem = public_key.public_bytes(    encoding=serialization.Encoding.PEM,    format=serialization.PublicFormat.SubjectPublicKeyInfo)# 打印密钥（实际应用中应保存到安全位置）print("私钥:\n", private_pem.decode())print("公钥:\n", public_pem.decode())

第二步：使用公钥加密数据

现在我们有了公钥，可以用它来加密一段明文消息。注意：RSA只能加密比密钥长度短的数据（例如2048位密钥最多加密245字节），因此通常用于加密对称密钥或小段数据。

from cryptography.hazmat.primitives.asymmetric import paddingfrom cryptography.hazmat.primitives import hashes# 要加密的明文（必须是bytes类型）message = b"Hello, this is a secret message!"# 使用公钥加密encrypted_message = public_key.encrypt(    message,    padding.OAEP(        mgf=padding.MGF1(algorithm=hashes.SHA256()),        algorithm=hashes.SHA256(),        label=None    ))print("加密后的数据（base64编码）:")import base64print(base64.b64encode(encrypted_message).decode())

第三步：使用私钥解密数据

只有持有私钥的一方才能解密数据。以下是解密过程：

# 使用私钥解密original_message = private_key.decrypt(    encrypted_message,    padding.OAEP(        mgf=padding.MGF1(algorithm=hashes.SHA256()),        algorithm=hashes.SHA256(),        label=None    ))print("解密后的原始消息:", original_message.decode())

常见问题与最佳实践

• 密钥长度：建议使用2048位或更高（如3072、4096），以确保安全性。
• 填充方案：务必使用OAEP或PKCS1v15等安全填充，避免原始RSA的脆弱性。
• 大文件加密：由于RSA性能限制，通常结合对称加密（如AES）使用——用RSA加密AES密钥，再用AES加密大文件。
• 密钥存储：私钥应加密存储，并设置严格访问权限。

总结

通过本教程，你已经掌握了如何在Python中实现RSA加密解密的基本流程。无论是构建安全通信系统，还是理解数字签名原理，这些知识都是基础中的基础。记住，安全无小事，务必遵循最佳实践。

希望这篇Python非对称加密教程对你有帮助！如果你是初学者，不妨动手运行代码，加深理解。后续还可以探索数字签名、证书验证等高级主题。

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